Кръгов процес

Кръгов процес, или цикъл, наричаме термодинамичен процес, при който началното и крайното състояние на системата съвпадат. Ако процесът е равновесен, ние можем да го изобразим като затворена крива в равнината на променливите налягане и обем p и V. От първия принцип на термодинамиката Q = A + U слeдва, че след протичането на един кръгов процес, промяната на вътрешната енергия U = 0, тъй като вътрешната енергия е еднозначна функция на състоянието на системата, а при кръгов процес началното и крайното състояние съвпадат, следователно вътрешната енергия не се е променила, следователно при кръгов процес Q = A.

Кръговият процес може да протича в две посоки наречени условно права и обратна. При правата посока внасяме топлина в системата, Q > 0 и газът (работното вещество) извършва работа А > 0. При обратната посока системата отдава топлина Q < 0 и извършената от системата работа А < 0 , т.е. върху нея се извършва работа.

Графично изобразяване на прав кръгов процес: При протичане на процеса от състояние 1 до състояние 2 газът получава отвън топлина Q1 и се разширява, извършва работа А1 =, V2 > V1, А1 > 0 площта означена с наклонени надясно щрихи.

Внимание: Графиката на подинтегралната функция р е горната част на затворената крива (виж дефиницията на определен интеграл).

Съгласно първия принцип на термодинамиката Q₁ = U₁ + A₁, U₁ = U₂ U₁, където U₂ е вътрешната енергия на газа в състояние 2, U₁ е вътрешната енергия на газа в състояние 1. При протичане на процеса от състояние 2 до състояние 1 от газа се отнема топлина, той се свива, извършената от газа работа

А₂ = =, V₂ > V₁, А₂ < 0 площта означена с наклонени наляво щрихи със знак минус.

Внимание: Графиката на подинтегралната функция р е долната част на затворената крива (виж дефиницията на определен интеграл).

Q₂ = U₂ + A₂, U₂ = U₁ U₂ , където U₂ е вътрешната енергия на газа в състояние 2, U₁ е вътрешната енергия на газа в състояние 1.

Получената при правия кръговия процес топлина

Q = Q₁ + Q₂ = A₁ + A₂ = A > 0. (1)

Внимание: В горната формула стойностите на Q₂ и A₂ са отрицателни.

Всеки двигател представлява система, извършваща многократно кръгов процес (цикъл). Периодично действащ двигател, извършващ работа за сметка на получавана отвън топлина се нарича топлинна машина. Както се вижда от (1) не цялото получено отвън количество топлина Q₁ отива за извършване на полезна работа А.

Прието е една топлинна машина да се характеризира с коефициент на полезно действие:

g = . (2)

Формулировка на първия закон на термодинамиката в техническата термодинамика: