§ 6.10. Цикл Карно

Цикл Карно — идеальный термодинамический цикл. Тепловая машина Карно, работающая по этому циклу, обладает максимальным КПД из всех машин. Из всех периодически действующих тепловых машин, имеющих одинаковые температуры нагревателей (T₁) и холодильников (T₂), наибольшим КПД обладают обратимые машины; при этом КПД обратимых машин, работающих при одинаковых температурах нагревателей (T₁) и холодильников (T₂), равны друг другу и не зависят от природы рабочего тела (тела, совершающего круговой процесс и обменивающегося энергией с другими телами). Цикл Карно – прямой обратимый круговой процесс, состоящий из двух изотерм и двух адиабат (рис. 6.4). Рабочее тело – идеальный газ.

• Последовательность термодинамических процессов в цикле Карно

_{Рис. 6.4}

0

p

V

Q₁

Q₂

T₁

T₂

Изотермы

Адиабаты

1

3

4

2

Рис. 6.4

0

p

V

Q₁

Q₂

T₁

T₂

Изотермы

Адиабаты

1

3

4

2

Адиабатное расширение (2 – 3): T₁ < T₂; V₃ > V₂; p₃ < p₂. Теплообмен с окружающей средой отсутствует, и работа расширения A₂₃ совершается за счет изменения внутренней энергии:

Изотермическое сжатие (3 – 4): T₂ = const; V₄ > V₃ ; p₄ < p₃. Количество теплоты Q₂₃, отданное газом холодильнику при изотермическом сжатии, равно работе сжатия A₃₄:

Адиабатное сжатие (4 – 1): T₁ >T₂; V₁ > V₄; p₁ < p₄. Работа адиабатного сжатия

• Термический КПД цикла Карно

• Работа за цикл

она определяется площадью, ограниченной рассмотренными изотермами и адиабатами.

Глава 7. Основы электродинамика

§ 7.1. Электрический заряд и закон его сохранения

Электрический заряд характеризует способность тел или частиц к электромагнитным взаимодействиям.

Единица электрического заряда: кулон (1 Кл = 1А/с).

Элементарный электрический заряд

e =1,610^-19 Кл.

Носителем элементарного отрицательного заряда является электрон

(m_e = 9,11 u 10^-31 кг); носителем элементарного положительного заряда является протон (т_p = 1,67 u 10^-27 кг).

Точечный заряд - заряд, сосредоточенный на теле, линейные размеры которого пренебрежимо малы по сравнению с расстоянием до других заряженных тел, с которыми он взаимодействует.

Фундаментальные свойства электрических зарядов

• Существует в двух видах: положительный и отрицательный. Одноименные заряды отталкиваются, разноименные - притягиваются.

• Электрический заряд инвариантен (его величина не зависит от системы отсчета, т. е. не зависит от того, движется он или покоится).

• Электрический заряд дискретен, т. е. заряд любого тела составляет целое кратное от элементарного электрического заряда e.

• Электрический заряд аддитивен (заряд любой системы тел (частиц) равен сумме зарядов тел (частиц), входящих в систему).

• Электрический заряд подчиняется закону сохранения заряда.

Закон сохранения заряда: Алгебраическая сумма электрических зарядов любой замкнутой системы остается неизменной, какие бы процессы не происходили внутри данной системы.

Замкнутая система - система, не обменивающаяся зарядами с внешними телами.