Круговые процессы (циклы)

Первое начало термодинамики, являющееся законом сохранения энергии, не указывает направления возможного протекания процессов. Любой процесс, при котором не нарушается закон сохранения энергии, возможен с точки зрения I начала термодинамики. Второе начало термодинамики позволяет уточнить направление протекания процессов. Его применение требует четкого разграничения обратимых и необратимых процессов.

Обратимым процессом называется такой процесс, который может протекать как в прямом, так и в обратном направлениях. Если при прямом ходе на каком-то элементарном участке система получаем тепло dQ и совершает работу dA, то при обратном ходе на этом участке отдает тепло dQ’ = dQ и над ней совершает работу dA’ = dA. При обратимом процессе в окружающих систему телах не должно оставаться никаких изменений, обратимые процессы являются физической абстракцией. Все реальные процессы необратимы. Некоторые характерные примеры необратимых процессов: расширение газа в пустоту, диффузия, теплообмен и т.д. Для возвращения системы в начальное состояние во всех этих случаях необходимо совершить работу с использованием внешних сил.

Важное значение в термодинамике имеют так называемые круговые (или замкнутые) процессы, в результате которых система после ряда изменений возвращается в первоначальное положение. Круговые процессы иначе называются циклами.

График цикла представляет собой замкнутую линию. На рис.11.1 изображен прямой цикл. Он соответствует тепловой машине, т.е. устройству, которое получает количество теплоты от некоторого тела – теплоотдатчика (нагревателя), совершает работу и отдает часть этой теплоты другому телу – теплоприемнику (холодильнику).