TERMOMECHANIKA

TERMOMECHANIKA
22) Základní pojmy z tepelných oběhů
 Mechanická práce z tepelné energie je získávána v tepelných strojích, kdy pracovní
látka vykonává práci tak, že prochází účelně seřazenými
změnami stavu, přičemž se do původního stavu vrací jinou
cestou než v první části.
 S výjimkou adiabatických změn v určité části oběhu teplo
přivádíme QP a v jiné teplo odvádíme QO.
 Rozdíl tepla do oběhu přivedeného a tepla odvedeného je
využitá energie v oběhu neboli vykonaná mechanická práce.
Obrázek: Tepelný cyklus
 Kvalitu přeměny tepelné energie na mechanickou práci vyjadřuje termická účinnost tepelného stroje, která je definována
jako poměr využité energie (vykonané mechanické práce)
WV
∈ ( 0;1) .
WV a energie přivedené QP, pak η t =
QP
 Energetickou bilanci tepelného oběhu zobrazuje Sankyův diagram, kde vykonaná práce v oběhu je WV = QP – QO, pak
Obrázek: Kruhový oběh
WV Q P − Q O
Q
=
=1− O .
termická účinnost η t =
QP
QP
QP
 Carnotův cyklus je tepelným oběhem s nejvyšší termickou účinností v určitém rozsahu teplot, neboli je
ideálním cyklem a slouží jako porovnávací pro skutečné tepelné oběhy.
 Podmínky vratnosti Carnotova cyklu jsou:
a) nesmí docházet k tepelným a mechanickým Obrázek: Sankyův diagram
ztrátám,
b) k výměně tepla musí docházet při stálé teplotě,
c) pracovní látka musí být ve stále termické rovnováze.
 Tyto podmínky nelze splnit, ale je možné pouze se k nim přiblížit.
 Carnotův cyklus se skládá ze čtyř změn stavu:
1–2 izotermická komprese,
2–3 adiabatické komprese,
3-4 izotermická expanze,
4-1 adiabatické expanze.
 V Carnotově cyklu se teplo
odvádí
při
izotermické
kompresi QO = T1 .(S1 – S2) a
přivádí při izotermické expanzi QP = T3 .(S4 – S3).
Obrázek: Carnotův cyklus
 Po dosazení termická účinnost Obrázek: Carnotův cyklus
Carnotova
cyklu
je
Q
T ⋅ ( S − S2 )
ηt = 1 − O = 1− 1 1
.
QP
T3 ⋅ ( S4 − S3 )