Physics
Теплові машини
Газовий поршень ганяє цикли Карно, Отто і Стірлінга на живій pV-діаграмі: робота за цикл, ККД проти межі Карно і холодильник на зворотному ході.
Що відбувається
Тут нічого не намальовано - цикл заробляється. Чотириста молекул молотять по поршню: кожен удар записано як роботу й тиск, кожен контакт зі стінкою - як тепло, і петля pV збирає себе з цих мікроімпульсів просто між рейками аналітичних ізотерм. Ізольовані ходи їдуть по PV^(5/3) = const (γ = 5/3) з ΔU = −W до останньої цифри, площа петлі сходиться із зібраною роботою, а виміряний ККД повільного циклу Карно тулиться до 1 − Tc/Th знизу - молекулярний хаос сам пильнує друге начало. Перемкніться на Отто чи Стірлінга, подивіться, як перекошується прямокутник T-S, або поставте галочку - і та сама машина закрутиться холодильником, що качає тепло вгору.
Рівняння модуля
Рівняння W = ∫ p dV навколо закритого термодинамічного циклу (площа, обмежену кривою pV) η = W / Q_in, η_Carnot = 1 − T_c / T_h p V = n R T, p V^γ = const (адіабата) тертя: W_shaft = W_gas − F·∫|dL|; η_shaft = W_shaft / Q_h; цикл pV описує роботу газу і залишається незмінним; тертя зменшує роботу, виконану валом масштаб: p ≈ N T / V = 100…400, W_Carnot = N (T_h − T_c) ln 2 = 111, шлях поршня ≈ 6.6 за цикл: F = 8 з’їдає половину роботи
