Основы тепловых двигателей внутреннего сгорания. Издание II - страница 10
V1/T1 = V2/T2.
Изотермический процесс протекает при неизменной температуре: практически его осуществить очень сложно! Здесь имеем
P1*V1 = P2*V2
Аддиабатный процесс протекает без теплообмена с окружающей средой (также осуществить очень сложно).
Первый закон термодинамики представляет собой закон сохранения энергии для термодинамических процессов: энергия не исчезает и не возникает из ничего, а лишь переходит из одного вида в другой в эквивалентных количествах. Примером является переход теплоты в механическую работу и наоборот.
Если к М кг газа, занимающего при температуре Т обьем V подвести при постоянном давлении некоторое количество теплоты, то в результате этого температура газа повысится, а обьем – увеличится. Если при этом в газе дополнительно никаких процессов не происходит, то на основании закона сохранения энергии можно записать:
dQ = dK + dH + dL,
где dK – изменение средней кинетической энергии газа,
dH – потенциальная энергия взаимодействия молекул газа,
dK + dH = dU – изменение внутренней энергии системы молекул в результате подвода теплоты.
dQ = dU + pdV
и формулируется следующим образом: количество теплоты dQ, подводимое к системе газа, затрачивается на изменение ее внутренней энергии dU и совершение внешней работы dL (которая является непосредственно полезной).
Для того, что бы двигатель совершал при этом практическую работу нужно организовать круговой процесс и периодическое его повторение, поэтому требуется непрерывное повторение процесса расширения рабочим телом (газом).Это может достигаться следующим образом:
1способ: непрерывное удаление из двигателя старого расширившегося рабочего тела и подача нового, которое также будет расширяться,
2способ: рабочее тело после расширения возвращается в исходное состояние путем сжатия, а потом снова расширяется (но на его сжатие должна тратиться работа внешних сил).
Современные двигатели работают по 1-му способу, отчасти используя 2-й. Однако смысл в данном случае сохраняется, так как разница между подводимым теплом и отводимым, определяется совершенной работой самого расширяющегося газа и непосредственно над ним при сжатии. Отсюда возникает понятие о коэффициенте полезного действия тепловой машины как двигателя, который представляет собой отношение количества теплоты, превращенной непосредственно в работу к количеству затраченной теплоты.