Номер 2, страница 220, часть 1 - гдз по физике 10 класс учебник Кронгарт, Казахбаева

2. Чем определяется КПД цикла Карно?

2. Чем определяется КПД цикла Карно?

Цикл Карно — это идеальный обратимый термодинамический цикл, состоящий из двух изотермических и двух адиабатных процессов. Он описывает работу идеальной тепловой машины, которая обладает максимально возможным коэффициентом полезного действия (КПД) при заданных температурах нагревателя и холодильника.

В общем случае КПД тепловой машины определяется как отношение полезной работы $\text{A}$, совершенной машиной за цикл, к количеству теплоты $Q_1$, полученному от нагревателя:

$\eta = \frac{A}{Q_1}$

Согласно первому началу термодинамики, работа, совершаемая за цикл, равна разности между количеством теплоты, полученным от нагревателя ($Q_1$), и количеством теплоты, отданным холодильнику ($Q_2$):

$A = Q_1 - Q_2$

Следовательно, общая формула для КПД имеет вид:

$\eta = \frac{Q_1 - Q_2}{Q_1} = 1 - \frac{Q_2}{Q_1}$

Ключевой результат, полученный Сади Карно, заключается в том, что для идеальной тепловой машины, работающей по его циклу, отношение отданной и полученной теплоты равно отношению абсолютных температур холодильника ($T_2$) и нагревателя ($T_1$):

$\frac{Q_2}{Q_1} = \frac{T_2}{T_1}$

Подставляя это соотношение в общую формулу, мы получаем выражение для КПД цикла Карно:

$\eta_{Карно} = 1 - \frac{T_2}{T_1} = \frac{T_1 - T_2}{T_1}$

Из этой формулы видно, что КПД цикла Карно зависит только от абсолютных температур нагревателя ($T_1$) и холодильника ($T_2$). Он не зависит ни от вида рабочего тела (будь то идеальный газ, реальный газ или пар), ни от конструктивных особенностей машины. Это фундаментальное свойство, которое устанавливает теоретический предел эффективности для всех тепловых двигателей.

Для повышения КПД необходимо либо увеличивать температуру нагревателя $T_1$, либо уменьшать температуру холодильника $T_2$.

Ответ: КПД цикла Карно определяется исключительно абсолютной температурой нагревателя ($T_1$) и абсолютной температурой холодильника ($T_2$).