Эффективность тепловых двигателейПолученные выше результаты имеют особое значение для преобразования солнечной энергии. Если считать, что температура естественных охладителей в тропических областях не может быть ниже 290 К (17°С), то полученную из уравнения температурную зависимость максимального к. п. д. теплового двигателя для определенного интервала изменения температуры источника можно представить в виде кривых. Сплошная кривая показывает изменение к. п. д. идеального двигателя. Мы видим, что и этот двигатель не совершенен: максимальное значение его к. п. д. не превышает 70% даже в том случае, когда он изготовлен из материала, позволяющего работать при температурах около 1000 К. Однако на практике при самом тщательном исполнении невозможно даже представить механический двигатель, к. п. д. которого превышал бы две трети от к. п. д. цикла Карно. Обратимым является такой цикл, при протекании которого в обратном направлении и рабочее вещество, и среда в любой его точке занимают те же положения, что и в прямом цикле. При обратном цикле направления передачи механической и тепловой энергии противоположны их направлениям в прямом цикле. При этом может использоваться даже медная труба для кондиционеров, так как температура перемещаемой среды несущественно высока. В дальнейшем мы еще вернемся к рассмотрению циклов обратимых машин.Однако наш простой цикл нельзя считать обратимым. Термодинамический цикл условно представляют в виде диаграммы, построенной в системе координат, где по осям отложены давление газа и занимаемый им объем. (Напомним, что для идеального газа эти величины определяют также его температуру.) Если в исходной точке к машине подвести тепловую энергию, давление сначала возрастет, а затем при выдвижении поршня, совершающего работу, уменьшится. При передаче тепла охладителю давление упадет, а восстановление его до первоначальной величины возможно путем сжатия. Теперь если цикл начать с выдвижения поршня, то вместо прежнего сжатия газа произойдет его расширение, то есть цикл пойдет в обратном направлении. Уже на этой стадии работы появляются определенные затруднения, однако здесь мы их опустим,, чтобы подойти к главному препятствию. При тех же положениях машины, что и в исходном цикле, невозможно преодолеть препятствия. Суть этих препятствий состоит в том, что тепловую энергию нельзя отобрать у охладителя (или передать источнику) в условиях, когда рабочее вещество теплее охладителя и холоднее источника. |
||
