2_2_9_Termika-plyny
Níže je uveden pouze náhled materiálu. Kliknutím na tlačítko 'Stáhnout soubor' stáhnete kompletní formátovaný materiál ve formátu PDF.
Carnotův kruhový děj se skládá ze dvou izotermických a dvou adiabatických
dějů, které jdou za sebou v pořadí, jak je znázorněno na obrázku, tj. 1. izotermická expanze
(křivka AB), 2. adiabatická expanze (křivka BC), 3. izotermická komprese (křivka CD), 4.
adiabatická komprese (křivka DA).
Carnotův kruhový děj je teoretickým dějem (skutečné tepelné stroje podle něj nepracují).
Znázorníme si jej myšlenkovým pokusem :
Ideální plyn, který koná práci, je uzavřen ve válci s pístem, který se pohybuje bez tření. Boční
stěny válce a píst jsou zhotoveny z dokonale izolujícího materiálu, takže tepelná výměna může
nastat jen dnem válce. Dno válce se může postupně dotýkat dvou těles, a to ohřívače o stálé
teplotě T1 a chladiče o stálé teplotě
1
2
T
T
< .
Jednotlivé děje, ze kterých se skládá vratný Carnotův kruhový děj s ideálním plynem, můžete
sledovat na animaci A 2.2.-2. V animaci je také proveden rozbor jednotlivých dějů z hlediska
prvního termodynamického zákona. Proveďme nyní celkovou energetickou bilanci Carnotova
kruhového děje. Celkové teplo je
4
3
2
1
Q
Q
Q
Q
+
+
+
, kde
0
ln
1
2
1
1
1
>
⋅
⋅
⋅
=
=
V
V
T
R
n
A
Q
,
49
0
2 =
Q
,
0
ln
3
4
2
3
3
<
⋅
⋅
⋅
=
=
V
V
T
R
n
A
Q
,
0
4 =
Q
. Součet tepel je rovno práci A získané při
kruhovém ději (tato práce je v Obr.2.2.-25 znázorněna obsahem plochy vymezené křivkou
ABCDA). Dodaným teplem je teplo Q1. Dosazením do vztahu 2.3.-53 pro účinnost
η
kruhového děje dostaneme
=
⋅
⋅
+
=
⋅
⋅
⋅
⋅
⋅
⋅
+
⋅
⋅
⋅
=
+
+
+
=
=
1
2
1
3
4
2
1
2
1
3
4
2
1
2
1
1
4
3
2
1
1
ln
ln
1
ln
ln
ln
V
V
T
V
V
T
V
V
T
R
n
V
V
T
R
n
V
V
T
R
n
Q
Q
Q
Q
Q
Q
A
η
1
2
1
4
3
2
ln
ln
1
V
V
T
V
V
T
⋅
⋅
−
=
.
K úpravě vztahu pro účinnost použijeme Poisonova zákona zapsaného pomocí příslušných
objemů a termodynamických teplot (vztah 2.2.-49) pro děj 2. adiabatická expanze a děj
4. adiabatická komprese. Pro tyto děje můžeme napsat