Обобщающее значение политропного процесса

Изобразим в диаграммах рассмотренные выше четыре частных процесса (рис.3.5), проходящих через какое-либо одно состояние. Все они описываются одной степенной функцией вида , где показатель политропы n и вместе с ним теплоёмкость процесса c принимают конкретные значения, которые приведены в нижеследующей таблице.

Таблица 3.1

Источник тепла (или теплоотдатчик) – резервуар энергии, могущий отдавать её в форме теплоты при постоянной температуре.

Нижний источник тепла (или сток тепла, или теплоприёмник) – резервуар энергии, могущий принимать её в форме теплоты при постоянной температуре.

Тепловой двигатель (тепловая машина) – искусственно созданное устройство конечных размеров, позволяющее неопределённо долго получать полезную работу за счёт затраты энергии в форме теплоты от одного или многих теплоотдатчиков.

Рабочее тело – вещество, непосредственно участвующее в превращении теплоты в работу в тепловой машине.

Ввиду конечности размеров любого теплового двигателя рабочее тело в нём по необходимости должно периодически проходить через одни и те же термодинамические состояния, т.е. совершать цикл. Интегрирование математического выражения I начала термодинамики вдоль замкнутого контура (по циклу) даёт

(4.1)

Не равные нулю интегралы по замкнутому контуру от неполных дифференциалов обозначим соответственно . Интеграл же по замкнутому контуру от полного дифференциала внутренней энергии равен, очевидно, нулю. Таким образом, I закон термодинамики в применении к тепловым двигателям даёт

(4.2)

Этот результат есть математическое следствие невозможности вечного двигателя первого рода, т.е. полезная работа в тепловом двигателе в точности эквивалентна количеству поглощённого рабочим телом тепла.