КАРНО

КАРНО (Carnot) Никола Леонар Сади (1.6.1796, Париж, - 24.8.1832,
там же), французский физик, один из основателей термодинамики. Сын
Л. H. Карно. В 1814 окончил Политехнич. школу в Париже и получил
назначение в инж. войска. В 1828 оставил воен. службу. В своём единственном
опубликованном труде "Размышления о движущей силе огня и о машинах, способных
развивать эту силу" (1824) рассмотрел в общем виде вопрос о "получении
движения из тепла". Анализируя идеальный круговой процесс (Карно цикл),
впервые
пришёл к выводу о том, что полезная работа производится только при переходе
тепла от нагретого тела к более холодному. Высказал также положение, что
величина работы обусловлена разностью темп-р нагревателя и холодильника
и не зависит от природы вещества, работающего в тепловой машине (см. Карно
теорема). В своих рассуждениях К. придерживался теории теплорода, однако
в дальнейшем, как явствует из его записок, изданных посмертно, он от неё
отказался, признав взаимопревращаемость теплоты и ме-ханич. работы; К.
приблизительно определил механич. эквивалент теплоты и высказал в общем
виде закон сохранения энергии. Работа К. была оценена лишь в 1834, когда
Б. Клапейрон, повторив рассуждения К., ввёл графический метод описания
процессов. Позднее, развивая учение К., P. Клаузиус и У. Томсон
пришли
ко второму началу термодинамики.

Соч.: Reflexions sur Ia puissance motrice du feu et sur les machines
propres a developper cette puissance, nouv. ed./P., [1953]; в рус. пер.-
Размышления о движущей силе огня и о машинах, способных развивать эту силу,
M., 1923; то же, в сб.: Второе начало термодинамики, M., 1934, с. 17 -
61.

KAPHО TEOPEMA, 1) теорема о коэффициенте полезного действия тепловых
двигателей, установленная H. Л. С. Карно в 1824. Согласно К. т., кпд Карно
цикла не зависит от природы рабочего вещества и конструкции теплового двигателя
и определяется только темп-рами нагревателя и холодильника. К. т. сыграла
важную роль в установлении второго начала термодинамики. 2) В теории удара
- теорема о потере кинетич. энергии при абс. неупругом ударе. Названа по
имени Л. H. Карно. Кинетич. энергия, потерянная системой при ударе, равна
той кинетич. энергии, к-рую имела бы система, если бы её точки двигались
с потерянными скоростями, т. е.

кинетич. энергия системы соответственно до и после удара, m- масса i-й точки системы, Vи V- скорости i-й точки до и после удара, (-
Vu) - т. н. потерянная скорость точки. К. т. является прямым следствием
применения к явлению неупругого удара законов сохранения импульса и энергии
для изолированной механич. системы. В ряде случаев К. т. позволяет определять
скорости тел после неупругого удара.

KAPHO ЦИКЛ, обратимый круговой процесс, в к-ром совершается превращение
теплоты в работу (или работы в теплоту). К. ц. состоит из последовательно
чередующихся двух изотермических и двух адиабатных процессов. Впервые рассмотрен
франц. учёным Н.Л.С. Карно (1824) как идеальный рабочий цикл теплового
двигателя. Превращение теплоты в работу сопровождается переносом рабочим
телом двигателя определённого количества теплоты от более нагретого тела
(нагревателя) к менее нагретому (холодильнику).

К. ц. осуществляется след, образом: рабочее тело (напр., пар в цилиндре
под поршнем) при темп-ре Tприводится в соприкосновение
с нагревателем, имеющим постоянную темп-ру Tполучает от него количество теплотыQ
(при этом пар расширяется и совершает работу). На рис. 1 этот процесс изображён
отрезком изотермы AB. Затем рабочее тело, расширяясь адиабатически
(по адиабате ВС), охлаждается до темп-ры TПри этой
темп-ре, сжимаясь изотермически (отрезок CD), рабочее тело отдаёт количество
теплотыQс темп-рой TЗавершается К. ц. адиабатным процессом
(DA
на
рис. 1), возвращающим рабочее тело в исходное термодинамич. состояние.
При постоянной разности темп-р (TTмежду нагревателем и холодильником рабочее тело совершает за один К. ц.
работу

Рис. 1. Цикл Карно на диаграмме р - V (давление -объём).

Q - количество
теплоты, получаемой рабочим телом от нагревателя,Q- количество теплоты, отдаваемой им холодильнику.

Площадь ABCD численно равна работе цикла Карно.

Эта работа численно равна площади ABCD (рис. 1), ограниченной
отрезками изотерм и адиабат, образующих К. ц.

К. ц. обратим, и его можно осуществить в обратной последовательности
(в направлении ADCBA). При этом количество теплотыQотбирается у холодильника и вместе с затраченной работойA
(превращённой
в теплоту) передаётся нагревателю. Тепловой двигатель работает в этом режиме
как идеальная холодильная машина.

К. ц. имеет наивысший кпд
=A/Q=
(TTсреди всех
возможных циклов, осуществляемых, в одном и том же температурном интервале
(TTмерой эффективности др. рабочих циклов.

Исторически К. ц. сыграл важную роль в развитии термодинамики и теплотехники.
С его помощью была доказана эквивалентность формулировок P. Клау-зиуса
и
У. Томсона (Кельвина) второго начала термодинамики, К. ц.
был использован для определения абс. термо-динамич. шкалы темп-р (см. Температурные
шкалы), К. ц. часто использовался также для вывода различных тер-модинамич.
соотношений (напр.,
Клапейрона - Клаузиуса уравнения).

Рис. 2. Схема работы идеальной тепловой машины, работающей по циклу
Карно: 1. От нагреQ.
газ под поршнем изотермически расширяется (по линии AB, рис. 1).
2. Газ изолирован от нагревателя и холодильника и адиабатически расширяется
(по линии SC). 3. Газ изотермически (при T = Tсжимается
(по линии CD) и отдаёт теплотуQX. 4. Газ изолирован и адиабатически сжимается (по линии
DA).

Лит.: Ферми Э., Термодинамика, пер. с англ., Хар., 1969; Путилов
К. А., Термодинамика, M., 1971.