Vyýpisky 16

měnit beze zbytku v práci ).
( Avšak: 1. Izotermický děj a ideál. plyn . . . obtížně realizovatelné.
2. Izotermickou expanzi nelze do nekonačna . . . nutno ukončit a plyn (pracovní látku) vrátit do původního stavu, aby plyn mohl znovu izotermicky expandovat.
Na kompresi nutno vynaložit práci stejně velikou jako práce získaná při izotermické expanzi.
( celkový pracovní zisk = 0.
................................................................................................................................................................
( Pracovní látku (nejčastěji plyn, např. přehřátou páru) lze stlačovat při teplotě nižší než teplota expanze, pak: práce získaná při expanzi ( než práce spotřebovaná při kompresi.
p
TH = konst.
TS = konst.
TH ( TS
V
TH = teplota (horkého) ohřívače, TS = teplota (studeného) chladiče,
( Na konci celého děje ( = expanze + komprese) termodynamický systém v původním stavu . . . . . ( cyklický (kruhový) děj.
.........................................................................................................................................
( Zařízení, ve kterém se teplo mění v práci = tepelný motor (parní stroje, výbušné motory, . . . ). Pracují cyklicky ( pracovní látka (přehřátá vodní pára, směs benzinových par a vzduchu, příp. spaliny této směsi, . . . ) prochází uzavřenou řadou termodynamických dějů (každý z dějů nazýván taktem).
Na konci každého cyklu motor opět v původním stavu.
................................................................................................................................................................
( Carnotův tepelný motor (maximální část tepla mění v užitečnou práci )
- cyklus = 4 vratné děje (takty):
izotermická expanze: prac. látka přijímá teplo QH od ohřívače teploty TH a motor všechno přijaté teplo mění v práci.
adiabatická expanze: (Q = 0. Motor pracuje na úkor vnitřní energie pracovní látky. Teplota pracovní látky klesá, TH ( TS .
izotermická komprese: stroj přijímá práci z vnějšku na stlačení pracovní látky, ta se zahřívá. Uvolněná energie se předává ve formě tepla chladiči teploty TS .
adiabatická komprese: (Q = 0, prac. látka je dále stlačována a podle 1. principu termodyn. vzrůstá její vnitřní energie vlivem přijaté práce z vnějšku. Teplota prac. látky vzrůstá, TS ( TH .
ohřívač chladič
TH QH QS TS

W

Během cyklu tepelný motor část přijatého tepla mění v užitečnou práci W.
................................................................................................................................................................
( Celý cyklus v (p – V) diagramu:
1. izotermická expanze: všechno přijaté teplo v práci:
QH = WAB = n R TH ln .
2. adiabatická expanze: stroj koná práci na úkor vnitřní energie prac. látky
WBC = - (U TH ( TS TS ( TH
WBC = n CV (TH – TS )
3. izotermická komprese: uvolňuje se energie . . . ve formě tepla QS předávána chladiči
QS = WCD = n R TS ln ( 0 .
Pracovní látka izotermicky stlačena na objem VD tak, aby se následující adiabatickou kompresí dostala do původního stavu.
4. adiabatická komprese: (Q = 0, WDA = - (U = - n CV (TH - TS ) ( 0 .
................................................................................................................................................................
( Celková práce Carnot. stroje při 1 cyklu:
W = WAB + WBC + ( WCD )+ ( WDA )
+ + - -


(188)

nebo (189)


Účinnost Carnotova tepelného stroje:
(190)
nezávisí na pracovní látce (
( ( 100% pro TH ( ( nebo TS = 0K .
Ideální Carnotův stroj pracuje s nejvyšší možnou účinností. Reálné tepelné stroje se mohou této účinnosti více či méně přibližovat - podle konstrukční dokonalosti. Žádný reálný tepelný motor pracující mezi danými dvěmi teplotami nemůže mít účinnost větší než Carnotův tepelný motor pracující mezi týmiž teplotami.
Carnotova věta: Všechny vratné stroje, pracující mezi stejnými teplotami, mají stejnou tepelnou účinnost (190). Stroje nevratné mají účinnost vždy menší, (n ( 1 - .
..........................................................................................................................................................
Schéma Carnotova tepelného motoru v T – S diagramu.
..........................................................................................................................................................
( Chladící Carnotův stroj - pracuje v opačném sledu uvedených dějů než stroj tepelný.
Účinnost chladícího stroje = poměr tepla odebraného chladnějšímu tělesu (“chladiči”) a přijaté práce:
(chl = = , tato hodnota může být větší, rovna nebo menší než 1.
QH QS
ohřívač chladič

W
................................................................................................................................................................
Poměr = = K . . . . chladící faktor (činitel chlazení)
Chladící Carnotův stroj - pracuje v cyklech ( 2 izotermy, 2 adiabaty), a je vratný ( (S = 0,
tj. (S = = 0 (
Dosazením do chladícího faktoru K :
(191) ..............................................................................................................................................................
100% chladnička: = přenos Q z chladnějšího tělesa na teplejší bez dodání práce,
(neodporuje zákonu zach. energie, ale přesto nemožné):
Pak ovšem (S = ( 0, . . . . rozpor s 2. principem termodynamiky, viz (187).
............................................................................................................................................................
( Tepelné čerpadlo (tepelná pumpa) – odebírá teplo jednomu tělesu a dodává jinému tělesu (vyhřívá ho na teplotu vyšší), tj. pracuje v podstatě jako chladnička. I k tomu je nutné dodat práci.
Topný faktor: