Обратимые тепловые двигатели Филипса и Карно с реальным газом в качестве рабочего тела

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».

идеальный газ, изотермическое расширение идеального газа, термодинамический потенциал, энергия Гельмгольца, циклические процессы, цикл Филипса, цикл Карно, адиабатическое расширение идеального газа, химический потенциал

1. Киселѐв В.Г. Парадокс Гиббса и его решение // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики.2016. № 11-12. С. 129–137.

2. Киселѐв В.Г. Изотермическое расширение идеального газа и химическое сродство // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. 2017. Т.19. № 11-12. С. 142–151.

3. 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.

4. ЭверетД. Введение в химическую термодинамику: монография. М.: «Издательство иностранной литературы», 1963. 279 с.

5. Пригожин И., Кондепуди Д. Современная термодинамика. От тепловых двигателей до диссипативных структур: монография // М: Мир, 2002. 461 с.

6. Исаев С. И. Курс химической термодинамики. М.: «Машиностроение» 1975. 255 с.

7. Измайлов Н.А. Электрохимия растворов: монография. М.: «Химия», 1976. 488 с.

8. Карапетьянц М.Х. Химическая термодинамика: монография. М.–Л.: «Государственное научно-техническое издательство химической литературы», 1953. 611 с.

9. Антропов Л.И. Теоретическая электрохимия: монография. М.: «Высшая школа», 1975. 568 с.

10. Gibbs J. Willard. The Collected Works. N.Y. London–Toronto: Longmans, Green and Co. 1928. Т. 1. XXVIII. pp.434.

11. Thomson W., Mathematical and Physical Papers. 1882. Article «On the dynamical theory of heat» 1851. V1. pp. 174–232.

12. 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.

13. Ihnatovych V. The logical foundations of Gibbs' paradox in classical thermodynamics. Preprint at http://arxiv.org/pdf/1305.0742. 2014.

14. 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.

15. Ihnatovych V. Explanation of the Gibbs paradox. URL: https://zenodo.org/record/2908285.

16. Ihnatovych Volodymyr. Explanation of the Gibbs paradox. Zenodo.2019, May 18. http://doi.org/10.5281/zenodo.2908285.