КАКИЕ ПРОЦЕССЫ НАЗЫВАЮТСЯ ЦИКЛАМИ?

WHAT PROCESSES ARE CYCLES?

Vasilii Kazmin

student, Department of Automation of production processes, Don State Technical University,

Russia, Rostov-on-Don

АННОТАЦИЯ

Данная статья посвящена изучению понятия «цикла» в термодинамике и описанию основных свойств термодинамических систем в циклах.

ABSTRACT

This article is devoted to the study of the concept of "cycle" in thermodynamics and the description of the basic properties of thermodynamic systems in cycles.

Ключевые слова: цикл; круговой процесс; цикл Карно, термодинамика.

Keywords: cycle; circular process; Сarnot cycle, thermodynamics.

Что представляет собой цикл? По сути, цикл – это круговой процесс. В термодинамике цикл – это такая последовательность процессов, в котором, конечные параметры, определяющие состояние термодинамической системы (давление, объём, температура, энтропия) равны начальным. Термодинамические циклы являются моделями процессов, происходящих в реальных тепловых машинах для превращения тепла в механическую работу.

Обратимым называют цикл, который можно провести как в прямом, так и в обратном направлении в замкнутой системе. Единственным обратимым циклом для машины, в которой передача тепла осуществляется только между рабочим телом, нагревателем и холодильником, является Цикл Карно.

Так как именно на повторении циклов основывается непрерывное действие каждой тепловой машины, нас, в первую очередь, будет интересовать работа, которую выполняет система после завершения цикла. Работа газа в цикле, в сущности, есть сумма работ газа во всех участках цикла (процессах, составляющих замкнутый цикл).  Это можно записать в виде следующих уравнений (формула 1).

                                                          (1)

Рассматривая же работу в зависимости от количества теплоты и ссылаясь на формулу 3, также можно вывести утверждение, ссылаясь к первому началу термодинамики, согласно которому мы имеем (формула 4)

                                                                       (2)

Q – количество теплоты,

∆U – изменение внутренней энергии,

A – работа тела за цикл.

Так как изменение внутренней энергии за цикл равно нулю (∆U=0), мы получаем, что Q=A, а это значит, что алгебраическая сумма всех количеств теплоты, полученной телом за цикл, равна работе тела за цикл.

Циклы формируются из последовательных квазистатических процессов, реализующих действие теплового двигателя или теплового насоса, в зависимости от направления течения оборотного цикла. На графике зависимости давления от объема цикл изображается некоторой замкнутой кривой ABCDA (Рисунок 1).

Рисунок 1 Описание термодинамического цикла на графике зависимости p-V

В первой части цикла, когда вещество расширяется, система выполняет положительную работу. Численно она равна площади фигуры V₁ABCV₂. Во второй части цикла, когда сжимается вещество, система выполняет отрицательную работу. Иначе говоря, работа, выполняющаяся над системой, численно равна площади фигуры V₂CDAV₁. Механическая работа, выполненная системой после завершения цикла, численно равна площади фигуры ABCDA.

Список литературы:

1. https://www.youtube.com/watch?v=ntzu2_KSJEA
2. https://spravochnick.ru/fizika/termodinamika/cikly_v_termodinamike/
3. https://zftsh.online/articles/5398
4. https://studwork.org/spravochnik/fizika/termodinamicheskie-processy
5. https://ru.wikipedia.org/wiki/Термодинамические_циклы