Сірә, циклдың барлық пішініне жинақталып жеткізілген
жылулықты мына теңдеумен шешеді:
Я = Яі-Я2 = Я\~Я2-
(4.5)
Демек, циклда атқарылған жұмыс (£), айналмалы процесстегі
жұмыстық денеге жеткізілген санды жылулық (^і) пен осы процес-
стен алып кетілген санды жылулықтың (#2) айырмасына тең, яғни:
£ = Я\~Я2-
(4.6)
Жылулықты жеткізуге және алып кету үшін, жылулық көздері
қажет. Егер жылу козі жұмыстық денеге жылу берсе, онда оны,
жылулық беруші немесе жылулықтың жоғарғы температурасының
Т көзі деп атайды, ал егерде, жұмыстық денеден жылу алатын
болса, оны жылу қабылдаушы немесе төменгі температуралы
Т2
жылулық козі деп атайды.
Қалай болса, солай алынған қайтымды циклды жүргізу
тәсілдері, шексіз көп және эртүрлі температурадағы жылулық коз-
дерін қажет етеді. Бұл жағдайда меншікті санды жьшулық
деп, ал
барлық жылулық қабылдағыш, жұмыстық дененің
д2 — меншікті
санды жылулық беруі.
Сонымен,
жылудинамикалық жүйе дегеніміз - айналмалы
процессті атқарушы; олар жүмыстық денеден, жумыс объектісі-
нен, жылулық беруші және жылулық қабылдаушылардан қуралады.
Келтірілген сүлбедегі, толассыз эрекетгегі қозғалтқыштың
жүмыстық денесі, дәл сол бір, айналмалы процессті қайталайды.
Нақтылы жағдайда, жұмыстық дене, эдетте жаңартады (толықты-
рады), сол жағдайы кезіндегі тең молшерде толығуын, оны оқгын -
оқтын жаңа алмастыруымен жүргізіледі. Бірақта, ол, циклдың дэл
сол бір жұмыстық денесімен салыстыруы бойынша, циклге айырма-
шылық енгізбейді жэне эдетте-жылулық қозғалтқыштарының цикл-
дарын қарастыру кезінде, ол айырмашылықтар есепке алынбайды.
Жоғарыда қарастырылғанға қарағанда, өте маңызды қоры-
тынды шығады, ол жылудинамикасының екінші заңының мазмұ-
нын және оның эртүрлі тұжырымдамасын құрайды.
Жылулықтың жұмысқа айналу кезіндегі толассыз әрекеттегі
қозғалтқыш, жылу бергіштің (#і) жеткізілген санды жылудың, тек
қана, бөлігі жұмысқа айналады; қалған бөлігі (#2) міндетті түрде
жылу қабылдағышқа жылулық түрінде қайта берілуі тиіс. Жылудың
бұл бөлігі қозғалтқыштағы қайтымды немесе қайтымсыз процесске
43
байланыссыз, жылудың жұмысқа аиналуындағы жоғалуы
щ реді.
Сонымен, жылудың жұмысқа айналуы үшш, жылу берпш болуы
қажет. Ол жұмысшы денеге жьшу беріп жэне жылу қабылдағыш
жұмысшы денеден жылулықгы қабылдайды.
Мұндай қозғалтқышта, жылу берғіштен жеткізілген барлық
жылулық, түгелімен жұмысқа айналуын Кельвин мэңгшік қозғалт-
қыштың екінші түрі (рода) деп атады. Тэжірибе непзшде, екінші
заң - мэңгілік қозғалтқыштың, екінші түрі мүмкін еместіпн анық-
тайды.
-
Толассыз
эрекеттегі
қозғалтқышқа, жылу берудегі жьшуының
толық жұмысқа айналуы мүмкін емес.
Бұл тұжырымдауға ол да жэне тік пен кері бағыттағы
жылулық проңесстерінің бірдей еместіғін қарастырады. Осыған
байланысты, жылудың жұмысқа айналу бағыты
(<7
-> €), өздігінен
пайда болмайтын бағытта деп аталатыны, міндетгі түрде орнын
толтыра, өздігінен пайда бола өтуінің, жылу көзінен жылудың
жоғарғы
Ті температурамен жылулық көзінің Т2, (Гі~>Г2) темпера-
турамен өткендігі.
Жылулық циклының бағалануына арналған, алмағайып
көрсеткіші болып - ПӘК саналады да, санды жылулықгың пайдалы
жұмысқа түрленуінің, жеткізілген жылулық санына қатынасы жата-
ды. Егер, циклдар қайтымды процесстерден тұратын болса, онда
оны идеалды циклдар деп, ал оның ПӘК — термиялық деп аталады.
1 ) = Ш х =
«2іН22)/бі = 1 -
Ьт/йі:
(4.7)
Сонымен, термиялық ПӘК циклы, эр уақытта бірден кем,
себебі ^
2
>0. Бұл нақтылы жағдайдағы айналмалы процесс кезінде,
сөзсіз болатын шығын, кейде өте көп циклге жеткізілетін жылу-
лықгы (^і) 50.... 75% құрайды.
Жылудинамикасында, сонымен бірғе кері циклды қарас-
тырады (қараңыз 4.1б сур.). Оның өзіне тэн қасиеті, сығылу (£Сығ.)
жұмысы, кеңею (€кең) жұмысына қарағанда көп. Бұл жұмыста, цикл
пішінімен шектелгенде, цикл жұмысын жүзеге асыруға жұмсалады.
Дэл осындай циклмен, тоңазытқыш қондырғылар немесе қондыр-
ғылар жұмыс істейді, ондағы жылулықты, сүйық сорғы деп атала-
тын қондырғыны пайдалану жолымен, дененің ең төменғі темпера-
турасынан жылулықты алып кету, денеге жоғарғы температурамен
жеткізу арқылы, іске асырылады (өздігінен пайда болмайтын
бағытта).
' *
44
Егер, идеалды газдар процессіне арналған 3.5 суретіне сэйкес,
(3.43) формулаға л=соп§і шамасын қойып, меншікті жылу
сыйымдылығының келесі, тұрақты шамаларын аламыз: изохорлы
процесстер үшін
(п=±
оо)
с=су; изобарлы процесстер үшін
(п=
0
) с=с ;
изотермиялық процесстер үшін (л=
1
) с=±оо; изоэнтропиялы процес-
стер үшін
(п = к) с =
0
.
*>л
>1
кезінде, меншікті жылу сыйымдылығы теріс таңбада
болады. Осының көрсеткеніндей, процесстердегі сала үшін
көрсетілген
п шамаларынан, дц жэне йТ өзгеруі, эртүрлі алгебралық
таңбаларында болады. Онда, жылуды жеткізу есебінен кеңеюі
кезінде жэне жарым - жартылай ішкі энергияның кему есебінен,
яғни температураның төмендеуінен
Щ<йТ) жұмыс орындалады.
Зерттеулерді жеңілдету үшін, жүмыстық дененің қайтымсыз
жағдайының өзгеруінен, шартты түрдегісін, қайтымдының сол
соңғы жағдайымен алмастырады. Мысалы, газдың ағуындағы
үйкелісті, жылу ажыратылған кезіндегі, қайтымсыз өзгеру күйін
шамамен политропты (3.36) түріндегі тевдеуімен есептелінеді.
Сонымен, түрақты көрсеткіш л=сопзІ деп қабылдайды, ол процесс
үшін орташа шамадағы көрсеткішке тең.
Егерде, жылу қабылдағыштан меншікті мөлшерлі жылу
бөлінсе жэне жылубергішке (^ ) беретін болса жэне бүл кезде мен-
шікті жүмыс
(!) атқарылса, онда - жылуды (#2) алып кетуге
жұмсалатын меншікті жұмыс.
Идеалды цикл үшін
е
-ЦтИ = ?2/(Чг).
(4.8)
Осыған орай, мынадай сүрақ туындайды: қандай цикл
жетілген және бүл кезде қандай жағдайлар сақталуы керек?
Теориялық циклдың ең жоғарғы мүмкінді термиялық ПӘК болатын,
берілген аралық температура болу жағдайын, француз ғалымы Сади
Карно 1824 ж. үсынған.
§ 4.2. Карно циклы.
Карно циклы (4.2; а) екі изотермиядан 1-2 жэне 3-4 жэне екі
адиабаттан 2-3 және 4-1 түрады.
1-2
жолының жылуберуші түрақты температураға 71, мөл-
шерлі жылулық ($,) жеткізіледі, 3-4 жолымен (^2) жылулық 72
түрақты температурасымен жылу алмастырушыға алып кетіледі.
45
Достарыңызбен бөлісу: |
