| Тэрмадынамічныя цыклы |
| --- |
| * Аткінсана
* Брайтана/Джоўля
* Гірна
* Дызеля
* Каліны
* Карно
* Ленуара
* Мілера
* Ота
* Рэнкіна
* Стырлінга
* Трынклера
* Хамфры
* Эрыксана
 |

**Тэрмадынамічныя цыклы** — кругавыя працэсы ў тэрмадынаміцы, гэта значыць такія працэсы, у якіх пачатковыя і канчатковыя параметры, якія вызначаюць стан працоўнага цела (ціск, аб’ём, тэмпература, энтрапія), супадаюць.

Тэрмадынамічныя цыклы з’яўляюцца мадэлямі працэсаў, якія адбываюцца ў рэальных цеплавых машынах для ператварэння цяпла ў механічную работу.

Кампанентамі любой цеплавой машыны з’яўляюцца рабочае цела, награвальнік і халадзільнік (з дапамогай якіх змяняецца стан працоўнага цела).

Зварачальным называюць цыкл, які можна правесці як у прамым, так і ў зваротным напрамку ў замкнёнай сістэме. Сумарная энтрапія сістэмы пры праходжанні такога цыклу не мяняецца. Адзіным зварачальным цыклам для машыны, у якой перадача цяпла ажыццяўляецца толькі паміж рабочым целам, награвальнікам і халадзільнікам, з’яўляецца Цыкл Карно. Існуюць таксама іншыя цыклы (напрыклад, цыкл Стырлінга і цыкл Эрыксана), у якіх зварачальнасць дасягаецца шляхам увядзення дадатковага цеплавога рэзервуара — рэгенератара. Агульным (г. зн. адзначаныя цыклы прыватны выпадак) для ўсіх гэтых цыклаў з рэгенерацыяй з’яўляецца цыкл Рейтлінгера. Можна паказаць (гл. артыкул Цыкл Карно), што зварачальныя цыклы валодаюць найбольшай эфектыўнасцю.

Асноўныя прынцыпы
-----------------

Прамое пераўтварэнне цеплавой энергіі ў работу забараняецца пастулатам Томсана (гл. Другі пачатак тэрмадынамікі). Таму для гэтай мэты выкарыстоўваюцца тэрмадынамічныя цыклы.

Для таго, каб кіраваць станам працоўнага цела, у цеплавую машыну ўваходзяць награвальнік і халадзільнік. У кожным цыкле рабочае цела забірае некаторы колькасць цеплыні ({\displaystyle Q\_{1}}) у награвальніка і аддае колькасць цеплыні {\displaystyle Q\_{2}} халадзільніка. Работа, здзейсненая цеплавой машынай у цыкле, роўная, такім чынам,

{\displaystyle \,\!A=(Q\_{1}-Q\_{2})-\Delta U=Q\_{1}-Q\_{2}},
так як змяненне ўнутранай энергіі {\displaystyle U} у кругавым працэсе роўнае нулю (гэта функцыя стану).

Нагадаем, што работа не з'яўляецца функцыяй стану, інакш сумарная работа за цыкл таксама была б роўная нулю.

Пры гэтым награвальнік патраціў энергію {\displaystyle Q\_{1}}. Таму цеплавы, або, як яго яшчэ называюць, тэрмічны або тэрмадынамічны каэфіцыент карыснага дзеяння цеплавой машыны (стаўленне карыснай працы да выдаткаванай цеплавой энергіі) роўны

{\displaystyle \,\!\eta ={\frac {A}{Q\_{1}}}={\frac {Q\_{1}-Q\_{2}}{Q\_{1}}}}.

Вылічэнне работы і ККД у тэрмадынамічнаму цыкле
-----------------------------------------------

Работа ў тэрмадынамічнаму цыкле, па азначэнні, роўная

{\displaystyle \,\!A=\oint \_{C}PdV},
дзе {\displaystyle C} — контур цыкла.

C іншага боку, у адпаведнасці з першым пачаткам тэрмадынамікі, можна запісаць

{\displaystyle \,\!A=\oint \_{C}\delta Q-dU=\oint \_{C}\delta Q=\oint \_{C}TdS}.
Аналагічным чынам, колькасць цеплыні, якая перададзена награвальнікам працоўнага цела, роўная

{\displaystyle \,\!Q\_{1}=\int \_{A\rightarrow B}\delta Q=\int \_{A\rightarrow B}TdS}.
Адсюль відаць, што найбольш зручнымі параметрамі для апісання стану працоўнага цела ў тэрмадынамічнай цыкле служаць тэмпература і энтрапія.

Цыкл Карно і максімальны ККД цеплавой машыны
--------------------------------------------

*Асноўны артыкул:* Цыкл Карно

Цыкл Карно ў каардынатах T і S.
Уявім сабе наступны цыкл:

*Фаза А → Б*. Рабочае цела з тэмпературай, роўнай тэмпературы награвальніка, прыводзіцца ў кантакт з награвальнікам. Награвальнік паведамляе працоўнаму целу {\displaystyle \,\!Q\_{1}=T\_{H}(S\_{2}-S\_{1})} цяпла ў ізатэрмічнам працэсе (пры пастаяннай тэмпературы), пры гэтым аб'ём рабочага цела павялічваецца.

*Фаза Б → В*. Рабочае цела адлучаецца ад награвальніка і працягвае пашырацца адзіабатычна (без цеплаабмену з навакольным асяроддзем). Пры гэтым яго тэмпература памяншаецца да тэмпературы халадзільніка.

*Фаза В → Г*. Рабочае цела прыводзіцца ў кантакт з халадзільнікам і перадае яму {\displaystyle \,\!Q\_{2}=T\_{X}(S\_{2}-S\_{1})} цяпла ў ізатэрмічнам працэсе. Пры гэтым аб'ём рабочага цела памяншаецца.

*Фаза Г → А*. Рабочае цела адзіабатычна сціскаецца да зыходнага памеру, і яго тэмпература павялічваецца да тэмпературы награвальніка.

Яго ККД роўны, такім чынам,

{\displaystyle \,\!\eta ={\frac {Q\_{1}-Q\_{2}}{Q\_{1}}}={\frac {T\_{H}(S\_{2}-S\_{1})-T\_{X}(S\_{2}-S\_{1})}{T\_{H}(S\_{2}-S\_{1})}}={\frac {T\_{H}-T\_{X}}{T\_{H}}}},
гэта значыць, залежыць толькі ад тэмператур халадзільніка і награвальніка. Відаць, што 100%-ный ККД можна атрымаць толькі ў тым выпадку, калі тэмпература халадзільніка ёсць абсалютны нуль, што недасягальна.

Можна паказаць, што ККД цеплавой машыны Карно максімальны ў тым сэнсе, што ніякая цеплавая машына з тымі ж тэмпературамі награвальніка і халадзільніка не можа валодаць большым ККД.

Заўважым, што магутнасць цеплавой машыны Карно роўная нулю, так як перадача цяпла ў адсутнасць рознасці тэмператур ідзе бясконца павольна.

Гл. таксама
-----------

* Цыкл Карно
* Цеплавая машына
* Рабочае цела
* Бінарныя цыклы

Літаратура
----------

* Базаров И. П. Термодинамика.(недаступная спасылка) М.: Высшая школа, 1991, 376 с.
* Базаров И. П. Заблуждения и ошибки в термодинамике. Изд. 2-ое испр. М.: Едиториал УРСС, 2003. 120 с.
* Дыскин Л.М. Пузиков Н.Т. Расчет термодинамических циклов.
* Квасников И. А. Термодинамика и статистическая физика. Т.1: Теория равновесных систем: Термодинамика. Том.1. Изд. 2, испр. и доп. М.: УРСС, 2002. 240 с.
* Александров А. А. Термодинамические основы циклов теплоэнергетических установок. Издательство МЭИ, 2004.

Спасылкі
--------

* Інтэрактыўны сеткавы разлік і графічная ілюстрацыя асноўных тэрмадынамічных цыклаў
* Праграма Разлік тэрмадынамічных цыклаў Архівавана 19 жніўня 2014.

| ⛭**Тэрмадынаміка** |
| --- |
| Раздзелы тэрмадынамікі | Пачаткі тэрмадынамікі ·  Ураўненне стану ·  Тэрмадынамічныя велічыні ·  Тэрмадынамічныя патэнцыялы ·  Тэрмадынамічныя цыклы ·  Фазавыя пераходы |
| Пачаткі тэрмадынамікі | Агульны пачатак тэрмадынамікі ·  Першы пачатак тэрмадынамікі ·  Другі пачатак тэрмадынамікі ·  Трэці пачатак тэрмадынамікі |


| ⛭Фізіка (эксперыментальная • тэарэтычная) |
| --- |
| Асноўныя раздзелы | 

|  |  |  |  |  |  |  |  |  |
| --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- |
| 

| **Механіка** |
| --- |
| Класічная механіка ·  Тэарэтычная механіка ·  Спецыяльная тэорыя адноснасці ·  Агульная тэорыя адноснасці ·  Рэлятывісцкая механіка ·  Квантавая механіка |
| Механіка суцэльных асяроддзяў | Газадынаміка ·  Гідрадынаміка ·  Гідрастатыка |
| Тэорыі | Тэорыя ваганняў ·  Тэорыя ўстойлівасці |
| Прыкладная механіка | Супраціўленне матэрыялаў ·  Будаўнічая механіка ·  Нябесная механіка |

 |
| 

| **Тэрмадынаміка** |
| --- |
| Раздзелы тэрмадынамікі | Пачаткі тэрмадынамікі ·  Ураўненне стану ·  Тэрмадынамічныя велічыні ·  Тэрмадынамічныя патэнцыялы ·  Тэрмадынамічныя цыклы ·  Фазавыя пераходы |
| Пачаткі тэрмадынамікі | Агульны пачатак тэрмадынамікі ·  Першы пачатак тэрмадынамікі ·  Другі пачатак тэрмадынамікі ·  Трэці пачатак тэрмадынамікі |

 |
| 

| **Электрадынаміка** |
| --- |
| Электрастатыка і Электрадынаміка ·  Магнітастатыка і Магнітадынаміка ·  Рэлятывісцкая электрадынаміка ·  Квантавая электрадынаміка |
| Электрадынаміка суцэльных асяроддзяў | Магнітагідрадынаміка ·  Электрагідрадынаміка |

 |
| 

| **Ваганні і хвалі** |
| --- |
| 

|  |  |  |  |  |
| --- | --- | --- | --- | --- |
| 

| **Оптыка** |
| --- |
| Геаметрычная оптыка ·  Фізічная оптыка ·  Хвалевая оптыка ·  Квантавая оптыка ·  Нелінейная оптыка ·  Тэорыя выпускання святла ·  Тэорыя ўзаемадзеяння святла з рэчывам ·  Спектраскапія ·  Лазерная оптыка ·  Фотаметрыя ·  Фізіялагічная оптыка ·  Оптаэлектроніка ·  Аптычныя прылады |
| Сумежныя кірункі | Акустаоптыка ·  Крышталяоптыка |

 |
| 

| **Акустыка** |
| --- |
| Агульная (фізічная) акустыка ·  Геаметрычная акустыка ·  Псіхаакустыка ·  Біяакустыка ·  Электраакустыка ·  Гідраакустыка ·  Ультрагукавая акустыка ·  Квантавая акустыка (акустаэлектроніка) ·  Акустычная фанетыка (Акустыка гаворкі) |
| Прыкладная акустыка | Архітэктурная акустыка (Будаўнічая акустыка) ·  Аэраакустыка ·  Музычная акустыка ·  Акустыка транспарта ·  Медыцынская акустыка ·  Лічбавая акустыка |
| Сумежныя кірункі | Акустаоптыка |

 |
| 

| **Радыёфізіка** |
| --- |
| Класічная радыёфізіка ·  Квантавая радыёфізіка ·  Статыстычная радыёфізіка |

 |

 |

 |
| 

| **Статыстычная фізіка** |
| --- |
| Статыстычная механіка ·  Малекулярная фізіка ·  Фізічная кінетыка |
| Фізіка кандэнсаванага стану | Фізіка цвёрдага цела ·  Фізіка вадкасцей ·  Фізіка атамаў і малекул ·  Фізіка нанаструктур |

 |
| 

| **Квантавая фізіка** |
| --- |
| Квантавая механіка ·  Квантавая тэорыя поля ·  Квантавая статыстыка ·  Квантавая оптыка ·  Квантавая электрадынаміка ·  Квантавая хромадынаміка |

 |
| 

| **Фізіка элементарных часціц** |
| --- |
| Фізіка высокіх энергій ·  Фенаменалогія элементарных часціц |

 |
| 

| **Атамная фізіка** |
| --- |
| Тэорыя атама ·  Атамная спектраскапія ·  Рэнтгенаўская спектраскапія ·  Радыёспектраскапія ·  Фізіка атамных сутыкненняў |

 |
| 

| **Ядзерная фізіка** |
| --- |
| Нейтронная фізіка ·  Фізіка гіпер’ядраў |

 |
| 

| **Тэорыя поля** |
| --- |
| Класічная тэорыя поля ·  Квантавая тэорыя поля |

 |

 |
| Прыкладная фізіка | 

|  |  |  |
| --- | --- | --- |
| 

| **Хімічная фізіка** |
| --- |
| Тэрмадынаміка газаў ·  Тэрмадынаміка раствораў |

 |
| Фізіка плазмы ·  Фізіка атмасферы ·  Лазерная фізіка |

 |
| Звязаныя навукі | Аграфізіка ·  Фізічная хімія ·  Матэматычная фізіка ·  Астрафізіка ·  Геафізіка ·  Біяфізіка ·  Метралогія ·  Матэрыялазнаўства |
| Гл. таксама | Касмалогія ·  Нелінейная дынаміка |
| Партал «Фізіка» |