STRUKTURA A VLASTNOSTI LÁTEK
PLYNY
Kruhový děj a Carnotův cyklus
Otázka: Co si představíš pod pojmem kruhový (cyklický) děj? Zkus ho z hlediska počátečního a konečného stavu jednoduše charakterizovat. Co bude asi grafem tohoto děje? Jak musí vypadat?
Odpověď: Kruhový (cyklický) děj = děj, při němž je konečný stav soustavy totožný se stavem počátečním. Grafem proto musí být uzavřená křivka.
Ukázka kruhového děje
Práce vykonaná plynem: W1
obsah plochy pod křivkou ABC
Práce vykonaná vnějšími silami: W2
obsah plochy pod křivkou CDA
potom
celková práce plynu během jednoho cyklu (W)
W = W1 - W2
graficky velikost práce: obsah plochy uvnitř křivky
Carnotův cyklus = jeden z nejvýznamnějších kruhových dějů
složení: 2 děje izotermické, 2 děje adiabatické
Jednotlivé části cyklu:
AB - izotermické rozpínání (plyn ve styku s ohřívačem, WAB = +Q1
BC - adiabatické rozpínání (plyn tepelně izolován, WBC = ΔUBC
CD - izotermické stlačování (plyn ve styku s chladičem, WCD = - Q2
DA - adiabatické stlačování (plyn tepelně izolován, WDA = ΔUDA
Podrobnější rozbor na Wikipedii.
Určení celkové vykonaná práce plynu během jednoho Carnotova cyklu:
W = WAB + WBC + WCD + WDA
a protože UA = UB a UC = UD (izotermické děje) je WBC + WDA = 0 a proto
W = WAB + WCD = Q1 - Q2
Práce vykonaná plynem při Carnotově cyklu je rovna rozdílu tepla přijatého při teplotě T1 a odevzdaného při teplotě T2.
Účinnost Carnotova cyklu:
(poměr vykonané práce k dodané energii)
η = W / E = (Q1 - Q2) / Q1 = 1 - Q2/Q1 = (T1 - T2 ) / T1 = 1 - T2/T1
η = 1 - Q2/Q1 =1 - T2/T1
Q1 ... teplo přijaté od ohřívače
Q2 ... teplo odevzdané chladiči
T1 ... teplota ohřívače
T2 ... teplota chladiče