Детская энциклопедия
Том 1. Земля. Том 4. Растения и животные. Том 7. Человек. Том 10. Зарубежные страны.
Том 2. Мир небесных тел. Числа и фигуры. Том 5. Техника и производство. Том 8. Из истории человеческого общества. Том 11. Язык. Художественная литература.
Том 3. Вещество и энергия. Том 6. Сельское хозяйство. Том 9. Наша советская Родина. Том 12. Искусство.

ступенчатые турбины сверхвысокого давления, чтобы получать огромную мощность. Химиков оно заставляет разрабатывать для космических ракет новое горючее с максимально высокой температурой горения.

Почему    нельзя   построить идеальную машину?

Основным требованием, положенным в ос­нову машины, работающей по циклу Карно, было полное равновесие между нагревате­лем и газом при расширении, между холо­дильником и газом при его сжатии. Газ обя­зательно должен изменять свой объем при постоянной температуре, точно равной темпе­ратуре источника тепла. Но если между ними нет температурной разницы, тепло не может переходить от нагревателя к газу. Если эта разность очень мала, то передача тепла будет очень медленной. При бесконечно малой темпе­ратурной разности переход будет бесконечно медленным, т. е., попросту, такая машина работать не сможет, потому что те процессы, на которых она основана, практически неосу­ществимы. Не меньшую трудность представляет требование полного равновесия между нагруз­кой на поршень и изотермически изменяющимся давлением газа. Если нагрузка будет больше, газ сожмется, его температура повысится, рав­новесие будет нарушено — машина перестанет быть идеальной. Зачем же такую невозможную машину придумывать, рассчитывать и обсуж­дать, если ее все равно нельзя построить?

Идеальная тепловая машина, совершая цикл, крайне близка к состоянию термического равно­весия с источниками теплоты и крайне близка к состоянию механического равновесия с источ­ником работы.

Подобные процессы называются квазиста­тическими (как будто бы равновесными). У них есть важная особенность: перемена направ­ления процесса на обратный (расширение газа на сжатие) меняет только знаки у теплоты и работы на обратные. Абсолютные их значе­ния не меняются. Даже мысленно только при квазистатических процессах в цикле мы могли заставить машину Карно работать в обратном направлении с теми же результатами, только обратными по знаку.

Современная термодинамика, имеет дело глав­ным образом с такими квазистатическими, внутренне противоречивыми по существу про­цессами, которые не могут происходить — оста­ются всегда в равновесии. От этого выводы тер­модинамики ничего не теряют в своем практи­ческом значении.

Примером может служить ее второй закон.

«Сколько    нужно снежков, чтобы натопить печь?»

Так иронизировал лет двести назад знаме­нитый философ и естествоиспытатель Дидро. Его насмешливый вопрос по существу совершен­но правилен и совсем не бессмыслен.

Отапливать снегом можно, но дорого. Мало того, это постоянно происходит повсюду, где

Рис. 17. Схематизированные изображения циклов в наиболее распространенных двигателях. Слева — цикл двигателя внут­реннего сгорания (так называемый цикл Отто). Так работают двигатели автомобилей и старых самолетов. В сере­дине — цикл двигателя Дизеля. Этот двигатель более экономичен и применяется в машинах с большой мощностью: в тепловозах, судовых двигателях. Справа — цикл паровой машины. Этот цикл наименее экономичен. Во всех этих маши­нах используется адиабатическое расширение рабочего вещества (газа или пара). Оно наиболее выгодно. В двигателях внутреннего сгорания вспышка газовоздушной смеси происходит мгновенно, и объем поршневого пространства не успе­вает измениться. В двигателе Дизеля топливо подается постепенно, и его горение протекает при постоянном давлении. В паровой машине при постоянном давлении подается пар. Коэффициенты полезного действия всех этих машин, ко­нечно, значительно ниже, чем у идеальной машины Карно.

158