Цыкл Карно

смысл формулы КПД
Автор
Сообщение
Dmitriy73
#39463 2020-10-29 16:24 GMT

Здравствуйте люди добрые! Объясните смысл формулы КПД. КПД=(Т1-Т2)/Т1. Где Т1 температура рабочего тело после нагрева. Т2 температура холодильника. Все время считал, что КПД=A/.Q1 Где Q1 затраченная энергия A выполненная работа. Причем тут температура холодильника? Да и выводы странные получаются из этой формулы. первая странность, чем больше разница температур Т1 и Т2 тем больше КПД абсурд, должно быть наоборот. Чем больше разница тем больше и быстрее энергия с рабочего тела будет переходить в холодильник. а это потери и при равной температуре передача энергии от рабочего тело холодильнику будет затруднительно. Так же получается, что КПД 100% (или 1) возможно только при температуре холодильника равное абсолютному нулю.
И напоследок ТЭЦ имеет КПД 70% и 90% (90% при обогреве города) температуру пара на входе 560 градусов Цельсия. Подставив в формулу получаем температуру холодильника при 70% примерно -23 градуса Цельсия и при 90% 83 градуса Кельвина. на ТЭЦ не используют холодильники насколько я знаю.


отредактировал(а) Dmitriy73: 2020-10-30 20:32 GMT
Очепятка
#39467 2020-10-30 09:38 GMT

Причем тут температура холодильника?

Дык, не холодильника, а фриона.

, чем больше разница температур Т1 и Т2 тем больше КПД абсурд, должно быть наоборот.

Недолжно. Удельнапя теплоемкасть вещества определяется формулой \(Q=Cm\Delta T\) чем больше разность тем больше энергии фрион может отдать.

Dmitriy73
#39470 2020-10-30 17:47 GMT

#39467 Очепятка :

Причем тут температура холодильника?

Дык, не холодильника, а фриона.

Вообще то это формула из цикл Карно. Холодильник в цикле Карно подразумевается как правило атмосфера. Получается, что при температуре 20 градусов Цельсия и температуре рабочего тело 560 градусов Цельсия можно максимум получить примерно 65% (64 с копейками почти 65, 64.8….%) и это при идеальных условиях (отсутствии трения и других потерях), а 35% затраченной энергии, затраченную на нагрев, отдать в атмосферу, меньше отдать не как не получиться (не будет работать) и только при абсолютном нуле возможно КПД 100% (то есть  при абсолютном нуле не надо отдавать энергию в атмосферу, в холодильник). Я не улавливаю связи между температурой нагрева рабочего тела и атмосферы. И как так получается, что при абсолютном нуле не надо отдавать энергию в атмосферу? При одинаковой температуре холодильника и нагретого тела отдать энергию в атмосферу будет очень затруднительно (без затрат дополнительной энергии не получиться) значить только при одинаковой температуре возможен 100% КПД а не как при абсолютном нуле.

 чем больше разница температур Т1 и Т2 тем больше КПД абсурд, должно быть наоборот.

Недолжно. Удельнапя теплоемкасть вещества определяется формулой \(Q=Cm\Delta T\) чем больше разность тем больше энергии фрион может отдать.

Чем больше разница температур между рабочим телом и холодильником тем больше энергии затратили и даже при равенстве температур не факт что энергия не затратилась. Соответственно чем больше разница температур тем больше энергии можно забрать, но не в процентном соотношении, а КПД это процентное соотношение, а не количественное. И только при равенстве температур можно забрать все энергию в качестве механической энергии.  


отредактировал(а) Dmitriy73: 2020-10-30 18:01 GMT
Очепятка
#39473 2020-10-31 12:36 GMT
#39470 Dmitriy73 :

#39467 Очепятка :

Причем тут температура холодильника?

Дык, не холодильника, а фриона.

Вообще то это формула из цикл Карно. Холодильник в цикле Карно подразумевается как правило атмосфера. Получается, что при температуре 20 градусов Цельсия и температуре рабочего тело 560 градусов Цельсия можно максимум получить примерно 65% (64 с копейками почти 65, 64.8….%) и это при идеальных условиях (отсутствии трения и других потерях), а 35% затраченной энергии, затраченную на нагрев, отдать в атмосферу, меньше отдать не как не получиться (не будет работать) и только при абсолютном нуле возможно КПД 100% (то есть  при абсолютном нуле не надо отдавать энергию в атмосферу, в холодильник). Я не улавливаю связи между температурой нагрева рабочего тела и атмосферы. И как так получается, что при абсолютном нуле не надо отдавать энергию в атмосферу? При одинаковой температуре холодильника и нагретого тела отдать энергию в атмосферу будет очень затруднительно (без затрат дополнительной энергии не получиться) значить только при одинаковой температуре возможен 100% КПД а не как при абсолютном нуле.

 чем больше разница температур Т1 и Т2 тем больше КПД абсурд, должно быть наоборот.

Недолжно. Удельнапя теплоемкасть вещества определяется формулой \(Q=Cm\Delta T\) чем больше разность тем больше энергии фрион может отдать.

Чем больше разница температур между рабочим телом и холодильником тем больше энергии затратили и даже при равенстве температур не факт что энергия не затратилась. Соответственно чем больше разница температур тем больше энергии можно забрать, но не в процентном соотношении, а КПД это процентное соотношение, а не количественное. И только при равенстве температур можно забрать все энергию в качестве механической энергии.  

Этот бред коментировать нет ни сил ни возможности. Идите читайте книжки про цикл Карно. 

 

Я не улавливаю связи между температурой нагрева рабочего тела и атмосферы. И как так получается, что при абсолютном нуле не надо отдавать энергию в атмосферу? 

Рабочего тело отдает в атмесферу все тепло в нагревателе. В идеальной машине Карно, стенки холодильник не пропускает энергию из атмосферы во внутрь холодильника . 

При одинаковой температуре холодильника и нагретого тела отдать энергию в атмосферу будет очень затруднительно (без затрат дополнительной энергии не получиться) значить только при одинаковой температуре возможен 100% КПД а не как при абсолютном нуле.

Бесполезного действия может быть. Если у вас равенство температуры снаружи и снутри то у вас холодильник неохлаждает. 

Dmitriy73
#39476 2020-10-31 21:14 GMT

 

Поверите, прочитал кучу информации о цикле Карно. И смотрел и читал. Написал бред возможно, но он не больший чем формула КПД цикла Карно, он и следует из этой формулы. Основное для меня не понятно из этой формулы, какая взаимосвязь температуры окружающей среды к минимальному количеству энергии которую нужно отдать холодильнику?

Попробую разъяснить. Это простые вещи и их каждый знает, надеюсь, не будьте строги, видимо где-то в этой логической цепочке есть ошибка, которую я как раз и не вижу.    КПД=А\Q1; А= Q1 — Q2 где Q1 затраченная энергия, Q2- энергия отданная холодильнику   получаем; КПД=(Q1 — Q2)\Q1. Пример: у нас есть 1 кг идеального газа  с теплоемкость 1000Дж\кг при температуре пускай 20 градусов Цельсия, количество энергии у нас 10кДж. Получается: (10000Дж – 99670Дж)\10000Дж=0,033%. Я выбрал именно эти цифры из соображения, что бы они были приемлемы, как для тех кто понимает формулу КПД=(Т1-Т2)\Т1 так и тех кто не верит в нее и те и другие согласятся что такое возможно. Так как при нагреве нашего идеального газа на 10кДж температура подымиться на 10 градусов Кельвина, то получаем (303-293)\303 равно чуть больше 0.033%. Я взял 0.033 для простоты счета.

Дальше КПД=(Q1 — Q2)\Q1,  Q можно представить, как теплоемкость с умноженное на изменения температуры дельта Т и умноженное на массу м. Получаем (с*м*дельтаТ1 — с*м*дельтаТ2)\с*м*дельтаТ2. Вынеся с*м за скобки и потом сократив на с*м получаем

(Дельта Т1 – ДельтаТ2)\Дельта Т1. А дальше? Как наши 9,9670 градусов Кельвина превращаются  в 20 градусов Цельсия или 293 градуса Кельвина. Очень похоже на теорему 2+2=5 или на задачу Мама купила 10 яблок, я взял пять. Сколько яблок из тех что я взял я могу отдать сестре. Решение (10-5)/10=0,2 или 20% или 1 яблоко. Где я ошибся не считая теорему 2+2=5 и задачу про яблоки.


отредактировал(а) Dmitriy73: 2020-11-01 01:56 GMT
Anderis
#39480 2020-11-01 11:26 GMT
#39476 Dmitriy73 :

 

Поверите, прочитал кучу информации о цикле Карно. И смотрел и читал.

Читать и перечитывать можно по миллиону раз и не разу не понять.  

Читать и понять — очень разные вещи.

«Целкни кобылу в нос — она взмахнет хвостом.»

«Зри в корень»  К.Прутков С 

 

Dmitriy73
#39482 2020-11-01 17:19 GMT
#39480 Anderis :
#39476 Dmitriy73 :

 

Поверите, прочитал кучу информации о цикле Карно. И смотрел и читал.

Читать и перечитывать можно по миллиону раз и не разу не понять.  

Читать и понять — очень разные вещи.

Так некто с этим не спорит. Я честно написал, что не понимаю и попросил объяснить, даже дал свое видение. Просто укажите, где я не прав. Я хочу разобраться и все. В чем проблема? Нет объяснения той неувязки, которую я нашел? Или сами не знаете? И Вам это по… до лампочки. Тогда зачем лезете? Хотите по стебаться? Так я сам сказал, что не понимаю. Какая цель? У меня разобраться в этом вопросе, а у Вас?

Очепятка
#39484 2020-11-01 19:02 GMT
#39476 Dmitriy73 :

 КПД=А\Q1; А= Q1 — Q2 где Q1 затраченная энергия, Q2- энергия отданная холодильнику   получаем;

Откуда Вы это взяли? В иделаьной машине Карно ничего из этого нет. Холодильник не нуждается в моторе поэтому затраченной энергии в нем нет.  А  теплота передаетс из холодильника. Последнее следует из того что нельзя нагреть горячее тело холодным телом.

 

Dmitriy73
#39485 2020-11-01 19:50 GMT
#39484 Очепятка :
#39476 Dmitriy73 :

 КПД=А\Q1; А= Q1 — Q2 где Q1 затраченная энергия, Q2- энергия отданная холодильнику   получаем;

Откуда Вы это взяли? В иделаьной машине Карно ничего из этого нет. Холодильник не нуждается в моторе поэтому затраченной энергии в нем нет.  А  теплота передаетс из холодильника. Последнее следует из того что нельзя нагреть горячее тело холодным телом.

 

Вообще то это определение КПД в формуле.

Электродвигатель и другие механизмы выполняют определённую работу, которая называется полезной. Устройство, функционируя, частично растрачивает энергию. Для определения эффективности работы применяется формула ɳ= А1/А2x100%, где: А1 — полезная работу, которую выполняет машина либо мотор; А2 — общий цикл работы; η — обозначение КПД. Показатель измеряется в процентах. Для нахождения коэффициента в математике используется следующая формула: η= А/Q, где А — энергия либо полезная работа, а Q — затраченная энергия. Чтобы выразить значение в процентах, КПД умножается на 100%. Действие не несёт содержательного смысла, так как 100% = 1. Для источника тока КПД меньше единицы. В старших классах ученики решают задачи, в которых нужно найти КПД тепловых двигателей. Понятие трактуется следующим образом: отношение выполненной работы силового агрегата к энергии, полученной от нагревателя. Расчет производится по следующей формуле: η= (Q1-Q2)/Q1, где: Q1 — теплота, полученная от нагревательного элемента; Q2 — теплота, отданная холодильной установке.
Источник: https://nauka.club/fizika/koeffitsient-poleznogo-deystviya.html

С этого начинается большинство объяснений цикла Карно.

Очепятка
#39486 2020-11-01 20:51 GMT

Вообще то это определение КПД в формуле.

Но, это не то определение, которое давал сам Карно. 

Электродвигатель и другие механизмы выполняют определённую работу, которая называется полезной. Устройство, функционируя, частично растрачивает энергию.

Машина Карно относится к классу безтоплевных генераторов энергии(БТГ), а не потребителей.

Поэтому Вот всё описанное ниже не применимо к машине Карно. 

Для определения эффективности работы применяется формула ɳ= А1/А2x100%, где: А1 — полезная работу, которую выполняет машина либо мотор; А2 — общий цикл работы; η — обозначение КПД. Показатель измеряется в процентах. Для нахождения коэффициента в математике используется следующая формула: η= А/Q, где А — энергия либо полезная работа, а Q — затраченная энергия. Чтобы выразить значение в процентах, КПД умножается на 100%. Действие не несёт содержательного смысла, так как 100% = 1. Для источника тока КПД меньше единицы. В старших классах ученики решают задачи, в которых нужно найти КПД тепловых двигателей. Понятие трактуется следующим образом: отношение выполненной работы силового агрегата к энергии, полученной от нагревателя. Расчет производится по следующей формуле: η= (Q1-Q2)/Q1, где: Q1 — теплота, полученная от нагревательного элемента; Q2 — теплота, отданная холодильной установке.

Машина карно берет энергию от холоднгого тела и выбрасывает её в окружающую среду.   

 

Dmitriy73
#39487 2020-11-01 21:11 GMT
#39486 Очепятка :

Машина Карно относится к классу безтоплевных генераторов энергии(БТГ), а не потребителей.

 

 

Откуда такой вывод?Идеальная тепловая машина (машина Карно)

Карно цикл (схема работы идеальной тепловой машины)

Схема работы идеальной тепловой машины, работающей по циклу Карно

Последовательность термодинамических процессов Сади Карно рассматривал на примере идеальной тепловой машины — абстрактной машины, принципы функционирования которой были разработаны им теоретически в 1824 году. Идеальная тепловая машина позволяет объяснить принципы действия реальных тепловых машин, обосновать второе начало термодинамики. В качестве рабочего тела в машине Карно рассматривается идеальный газ.

Термодинамический процесс в идеальной тепловой машине должен протекать настолько медленно, чтобы его можно было рассматривать как последовательный переход от одного равновесного состояния к другому. Предполагается, что этот процесс является обратимым, то есть его можно провести в обратном направлении без изменения совершенной работы и переданного количества теплоты. В машине Карно осуществляется круговой процесс или термодинамический цикл, при котором система после ряда преобразований возвращается в исходное состояние.

Рабочее тело последовательно находится в тепловом контакте с двумя тепловыми резервуарами (имеющими постоянные температуры) — нагревателем и холодильником с T2 < T1. Превращение теплоты в работу сопровождается переносом рабочим телом определенного количества теплоты от нагревателя к холодильнику.

Цикл Карно состоит из двух изотерм и двух адиабат. Сначала газ расширяется изотермически при температуре T1. При этом он получает от нагревателя количество теплоты Q1. Затем газ расширяется адиабатно, но не обменивается теплотой с окружающими телами. Далее следует изотермическое сжатие газа при температуре Т2, при этом газ отдает холодильнику количество теплоты Q2. В финале газ сжимается адиабатно и возвращается в начальное состояние. Коэффициент полезного действия машины Карно равен отношению разности абсолютных температур нагревателя и холодильника к абсолютной температуре нагревателя. Площадь, ограниченная изотермами и адиабатами, численно равна работе цикла Карно.

Термический КПД цикла Карно η=Q1−Q2Q1=T1−T2T1η=Q1−Q2Q1=T1−T2T1

Q1 — подводимое количество теплоты;

Q2 — отводимое количество теплоты.

ηη— функция только двух температур, не зависит от устройства машины и вида топлива.

Все процессы в идеальной тепловой машине являются равновесными и обратимыми. В реальности все термодинамические процессы имеют необратимый характер.

Цикл Карно обратим и его можно осуществить в обратной последовательности, то есть в направлении ADCBA. При этом количество теплоты dQ2 отбирается у холодильника и передается нагревателю за счет затраченной работы dA. Машина, работающая по обратному циклу, называется холодильной машиной. А тепловой двигатель в обратном режиме работает как идеальная холодильная машина.

Редактировать

 
Очепятка
#39489 2020-11-02 01:12 GMT

Откуда такой вывод? Идеальная тепловая машина (машина Карно)

Своей головой подумать?

Превращение теплоты в работу сопровождается переносом рабочим телом определенного количества теплоты от нагревателя к холодильнику.

Вам самому не смешно такое читать? 

Кому нужна машина, которая передает тепло от горячего тела к холодном? Да никому. Потому что взять и разжечь костер и им нагреть холодное тело любой дурак мог. Костер передает тепло от горячего тела холодному.  В ТЭЦ это называется теплообменником.

 

А вот чтобы заморозить мясо. в жаркие дни, для его лучшей сохранности тут уже нужна голова на плечах. Как передать энергию от холодного тела к горячему? 

Вот схема без-моторного холодильника, такие холодильники были популярными в на фермах в США.  Налил воды на испаритель оно и охлаждает.

 

Источник https://pandia.org/text/78/628/26087.php 

 

Почему о этом непишут в учебниках?  Всё очень просто учебники были отредоктированы Томосом Эдисоном для популяризации тока. Он обяснил что нужно ставить холодильники с моторчиком.

Цикл Карно состоит из двух изотерм и двух адиабат. Сначала газ расширяется изотермически при температуре T1. При этом он получает от нагревателя количество теплоты Q1. Затем газ расширяется адиабатно,

Как любиь писать Anderis нужно понимать процессы, а не рисунки изотермы и адабаты.  А на процессы. 

 

https://techforhome.ru/wp-content/uploads/2020/04/shema-raboty-holodilnika.png

 

Как работает испоритель? За счет теплоотмена более холодна жикость в трубке получаеет энергию их холодильника и нагревается.  T0=>T1  При расширяет жикость превращая в пар и её объем увеличивается   V0=>V1.  конденсатор работает наоборот за счет теплообмена с окружающей средой более  горячее тело газ в трубке отдает тепло окружающей среде и конденсируется в жидкость тем самым его объемы сужаются. T2=>T3, V2=>V3.

Холодноеый воздух в холодильнике не может нагреть хладогнт больше чем температура окружающей среды T1<T3. Что же делать? Очевидно нам нужно увелиить температуру. Но как? Для этого применяют адиаботическое сжатие. Для чего ставят компрессор. Он сжимает пар чем ближе растояние между молекулами тем сильнее электромагнитные свойства. Напоминаю что в законе кулона расстояние в квдрате стоит. Поэтому скорость молекул в сжатом газе возрастает.  А температура есть средне квдратичная скорость молекул.\( T=\frac{2}{3k}\cdot \frac{mv^2_{ср}}{2}=\frac{\mu v^2_{ср}}{3R}\)

Но после испарителя жидкость всё еще горячая T2>T0 чтоже делать? Надо её охладить. 

Что такое адиаботическое расширение? Это свободное расширение газа. Такое как в сасуде алембик — их ещё использовали древние алхимики для перегонки веществ. Основная задача такого сосуда остудить пар. 

 

 

В холодильнике вместо неё стоит капилярная трубка.  

 

Тепреь разберемся с Q1 и Q2

Q1 это энергия которую отдает холодильник халдогенту. А Q2 температура которую отдает хладагент воздуху. 

В идеальной машине Карно принебрегал потерями на компрессоре потому, что сжатие можно сделать просто  поставив трубки разного диаметра. Вода не жидкость она сжимается и закон Бернули тут не работает. 

 

 

Коэффициент эффективного действия, в переводе на русский коэффициент полезного действия. Он показывает насколько холодильная машина хорошо работает. 

Тут видно что отбор тепла Q1 соотвесвует расширению объема, а Q2 напротив сужению объема пар сжимается в конденсаторе. 

 

Неуспеваю дописать. 

 

Dmitriy73
#39491 2020-11-02 03:21 GMT
#39489 Очепятка :

Откуда такой вывод? Идеальная тепловая машина (машина Карно)

Своей головой подумать?

Это как? Я так не умею. Как можно изменить определения, о которых люди давно договорились и привыкли? Да и какой смысл в этом? Когда то люди договорились, что длинна будет измеряться в метрах. Зачем это менять?  Не понимаю. Так же люди заметили, что иногда не все получается как надо. Например: Вам понадобилось купить например игрушек (не важно чего) допустим Вы дали мне 1000 рублей на покупку этих игрушек. Мне до магазина надо как то доехать и я потратил 100рублей на поездку туда и обратно, а на 900 рублей купил игрушек. Вы меня не просили тратить деньги на поездку, но мне как-то надо добраться до магазина. Получается у меня получилось купить только на 90% от суммы которой Вы мне дали. Вот это люди и договорились называть КПД. Менять здесь что-то  мне кажется не разумно и бессмысленно.

 

 

Dmitriy73
#39492 2020-11-02 03:22 GMT

Превращение теплоты в работу сопровождается переносом рабочим телом определенного количества теплоты от нагревателя к холодильнику.

Вам самому не смешно такое читать? 

Кому нужна машина, которая передает тепло от горячего тела к холодном? Да никому. Потому что взять и разжечь костер и им нагреть холодное тело любой дурак мог. Костер передает тепло от горячего тела холодному.  В ТЭЦ это называется теплообменником.

Вы мне не поверите не смешно, а горько. Раз уж Вы упомянули ТЭЦ. Предположим у нас есть ТЭЦ и одна тонна углеводородов (не знаю уголь, бензин, мазут, дрова, газ на Ваш вкус) энергоемкостью 50 МДж\кг и того получиться 50000МДж, которые можно выразить и в килловатах это будет примерно 13МВт. Здорово с одной тонны углеродов можно получить 13 МВт электроэнергии. Ан нет. Цикл Карно говорит, что при температуре пара на входе турбины 560 градусов Цельсия и температуре на улице 20 градусов Цельсия при условии, что у нас супер турбина, не имеющая сопротивления в трущих частях, не теплопотерь (то есть у нас сама турбина не как не связана с атмосферой) идеальная короче. Максимальный ее КПД будет 0,6482593037214886%, а это значить мы сможем получить максимум 8,427370948379352 МВт электроэнергии это примерно 2\3. А одной треть энергии то есть более 4 МВт мы обязаны нагреть атмосферу. В реальности в атмосферу выкидывается больше половины энергии. Возникает вопрос. Не ужели, правда не кому не надо, чтобы мы меньше тепла выбрасывали в атмосферу? Это во первых экономия, а во вторых экология.

Dmitriy73
#39493 2020-11-02 03:32 GMT

А вот чтобы заморозить мясо. в жаркие дни, для его лучшей сохранности тут уже нужна голова на плечах. Как передать энергию от холодного тела к горячему? 

Вот схема без-моторного холодильника, такие холодильники были популярными в на фермах в США.  Налил воды на испаритель оно и охлаждает.

 

Источник https://pandia.org/text/78/628/26087.php 

 

Почему о этом непишут в учебниках?  Всё очень просто учебники были отредоктированы Томосом Эдисоном для популяризации тока. Он обяснил что нужно ставить холодильники с моторчиком.

Что бы передать от холодного тело к горячему нужно совершить работу. Это тоже утверждает цикл Карно и по другому не как. В учебниках много чего не пишут иначебы учебник был бы с десятиэтажный дом и изучали бы его всю жизнь, а то и жизни б не хватило бы. В учебниках описаны основы. Не чего нового в этом холодильнике нет. Такие есть в продаже, только более совершенные https://holodilnik1.ru/holodilniki/kak-rabotaet-absorbcionnyj-holodilnik/


отредактировал(а) Dmitriy73: 2020-11-02 03:39 GMT