probenerИзвестия высших учебных заведений. ПРОБЛЕМЫ ЭНЕРГЕТИКИPower engineering: research, equipment, technology1998-99032658-5456Kazan State Power Engineering University10.30724/1998-9903-2019-21-4-20-32probener-1080Research ArticleЭНЕРГЕТИКАPOWER ENGINEERINGОбратимые тепловые двигатели Филипса и Карно с реальным газом в качестве рабочего телаReversible Carnot and Philips heat engines with a real gas as a working bodyhttps://orcid.org/0000-0003-2308-1598КиселёвВ. Г.KiselevV. G.

Киселев Владимир Геннадьевич – д-р.техн. наук, профессор кафедры «Атомная и тепловая энергетика»

Vladimir G. KiselevSt.Petersburg

kis_vg@mail.ruСанкт-Петербургский политехнический университет Петра ВеликогоРоссияPeter the Great Saint-Petersburg Polytechnic UniversityRussian Federation2019061220192142032Copyright © Киселёв В.Г., 20192019Киселёв В.Г.Kiselev V.G.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.energyret.ru/jour/article/view/1080

Целью данной работы является исследование квазистатических тепловых двигателей Филипса и Карно, в рамках которого осуществлен сравнительный анализ их работы как для циклов с рабочим телом «идеальный газ», так и для циклов с рабочим телом «реальный газ». В качестве основного метода исследования использован метод термодинамических потенциалов. В результате проведѐнной работы установлено, что существующая формулировка теоремы Карно справедлива только для рабочего тела «идеальный газ». Таким образом можно сделать вывод о том, что в общем случае теорема Карно может быть сформулирована, например, так: «Коэффициент полезного действия обратимого теплового двигателя максимален, не зависит от свойств теплового двигателя и является функцией температур только горячего и холодного резервуаров: η=1-ƒ(t1,t2), где ƒ(t1,t2) – функция только температур t1 и t2 горячего и холодного резервуаров. Данная формулировка справедлива только для рабочего тела «идеальный газ». В случае использования в качестве рабочего тела реального газа коэффициент полезного действия теплового двигателя, помимо зависимости от температур горячего и холодного резервуаров, является функцией термодинамических характеристик рабочего тела и типа теплового двигателя, а своего максимального значения для данного вида рабочего тела и типа двигателя он достигает при наличии обратимости рассматриваемой системы».

In the article, on the basis of the theory of thermodynamic potentials, a study was made of the quasistatic Phillips and Carnot heat engines in which a comparative analysis was made of their work both for cycles with a working body, an ideal gas, and for cycles with a working body, real gas. On the basis of the conducted research, it was established that the existing formulation of the Carnot theorem is valid only for the working fluid “ideal gas”. In general, based on the above calculations, the Carnot theorem can be formulated, for example, like this: “The efficiency of a reversible heat engine is maximum, does not depend on the properties of the heat engine and is a function of the temperatures of only hot and cold tanks: η=1-ƒ(t1,t2), where ƒ(t1,t2) is a function only of the temperatures t1 and t2 of the hot and cold tanks. This formulation is valid only for working fluid ideal gas. In the case of using real gas as a working fluid, the efficiency of a heat engine, in addition to dependence on the temperatures of hot and cold tanks, is a function of the thermodynamic characteristics of the working fluid and the type of heat engine, and reaches its maximum value for this type of working fluid and engine type if there is reversibility the system under consideration».

идеальный газизотермическое расширение идеального газатермодинамический потенциалэнергия Гельмгольцациклические процессыцикл Филипсацикл Карноадиабатическое расширение идеального газахимический потенциалideal gasisothermal expansion of an ideal gasthermodynamic potentialHelmholtz's energycyclic processesCarnot cyclePhilips cycleadiabatic expansion of an ideal gaschemical potentialReferencesКиселѐв В.Г. Парадокс Гиббса и его решение // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики.2016. № 11-12. С. 129–137.Kiselyov VG. Paradoks Gibbsa i ego reshenie. Power engineering: research, equipment, technology. 2016;11-12:129–137.Киселѐв В.Г. Изотермическое расширение идеального газа и химическое сродство // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. 2017. Т.19. № 11-12. С. 142–151.Kiselyov VG. Izotermicheskoe rasshirenie ideal'nogo gaza I himicheskoe srodstvo. Power engineering: research, equipment, technology.2017;19(11-12): 142–151.Киселѐв В.Г. Тепловые машины Филипса и Карно с точки зрения теории термодинамических потенциалов // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. 2018. Т.20. № 9-10. С. 154–165.Kiselyov VG. Teplovye mashiny Filipsa I Karno s tochki zreniya teorii termodinamicheskih potencialov Power engineering: research, equipment, technology.2018; 20(9-10):154–165.ЭверетД. Введение в химическую термодинамику: монография. М.: «Издательство иностранной литературы», 1963. 279 с.Everet D. Vvedenie v himicheskuy termodinamiku: monografiya. Everet. M.: «Izdatel'stvo inostrannoj literatury», 1963.Пригожин И., Кондепуди Д. Современная термодинамика. От тепловых двигателей до диссипативных структур: монография // М: Мир, 2002. 461 с.Prigozhin I., Kondepudi D. Sovremennay termodinamika. Ot teplovyh dvigatelej do dissipativnyh struktur: M: Mir, 2002.Исаев С. И. Курс химической термодинамики. М.: «Машиностроение» 1975. 255 с.Isaev SI. Kurs himicheskoj termodinamiki.M: «Mashinostroenie» 1975.Измайлов Н.А. Электрохимия растворов: монография. М.: «Химия», 1976. 488 с.Izmajlov NA. Elektrohimiya rastvorov: monografiya. M: «Himiya», 1976.Карапетьянц М.Х. Химическая термодинамика: монография. М.–Л.: «Государственное научно-техническое издательство химической литературы», 1953. 611 с.Karapet'yanc MH. Himicheskaya termodinamika.monografiya. M.–L.: «Gosudarstvennoenauchnotekhnicheskoeizdatel'stvohimicheskojliteratury», 1953.Антропов Л.И. Теоретическая электрохимия: монография. М.: «Высшая школа», 1975. 568 с.Antropov LI. Teoreticheskaya elektrohimiya: monografiya. M: «Vysshaya shkola», 1975.Gibbs J. Willard. The Collected Works. N.Y. London–Toronto: Longmans, Green and Co. 1928. Т. 1. XXVIII. pp.434.Gibbs J. Willard. The Collected Works.N. Y. London - Toronto: Longmans, Green and Co., 1928. T. 1. XXVIII.pp. 434.Thomson W., Mathematical and Physical Papers. 1882. Article «On the dynamical theory of heat» 1851. V1. pp. 174–232.Thomson W. Mathematical and Physical Papers. 1882. Article «On the dynamical theory of heat» 1851. pp. 174-232.Ihnatovych V. Study of the possibility of eliminating the Gibbs paradox within the framework of classical thermodynamics. Preprint at http://arxiv.org/pdf/1306.5737. 2014.Ihnatovych V. Study of the possibility of eliminating the Gibbs paradox within the framework of classical thermodynamics. Preprint at http://arxiv.org/pdf/1306.5737. 2014.Ihnatovych V. The logical foundations of Gibbs' paradox in classical thermodynamics. Preprint at http://arxiv.org/pdf/1305.0742. 2014.Ihnatovych V. The logical foundations of Gibbs' paradox in classical thermodynamics. Preprint at http://arxiv.org/pdf/1305.0742. 2014.Ihnatovych V On the incorrectness of the proof of the Gibbs theorem on the entropy of a mixture of ideal gases, which was given by J. W. Gibbs. Preprint at http://arxiv.org/pdf/1804.08721.2018.Ihnatovych V On the incorrectness of the proof of the Gibbs theorem on the entropy of a mixture of ideal gases, which was given by J. W. Gibbs. Preprint at http://arxiv.org/pdf/1804.08721. 2018.Ihnatovych V. Explanation of the Gibbs paradox. URL: https://zenodo.org/record/2908285.Ihnatovych V. Explanation of the Gibbs paradox. Available at :URL: https://zenodo.org/record/2908285.Ihnatovych Volodymyr. Explanation of the Gibbs paradox. Zenodo.2019, May 18. http://doi.org/10.5281/zenodo.2908285.Ihnatovych Volodymyr. Explanation of the Gibbs paradox.Zenodo.2019,May18. Available at://doi.org/10.5281/zenodo.2908285.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.