ТЕРМОДИНАМИКА — ТЕРМОИОННАЯ ЭМИССИЯ
практически кпд цикла Ранкина оказывается выше. Для насыщенного пара цикл Ранкина представляется круговым процессом abed'; для перегретого пара — процессом abb'c^c' — d; где ЬЪ' — изобарный процесс при давлении, имеющем место в котле.
В Т^-диаграмме кпд идеального цикла Карно определяется отношением площадей прямоугольников abed и abcf: „ _(Ti-T2) (sr2 — si)^1 1~~ Ti(S2 — Si)
г2 Ti *
Очевидно, кпд должен быть тем выше, чем больше начальная температура Т, к-рая растёт с ростом давления в котле. Для действительного цикла Ранкина рост кпд с давлением идёт несколько медленнее. Тем не менее при = 20 30 60 100 атм.
77 = 34, 9—36, 7 39, 7 41, 2%.
Этим объясняется быстрый переход на высокое давление в современной теплотехнике.
Другой путь увеличения термодинамич. кпд представляет собой применение бинарных циклов (см. Циклы термодинамические).
Двигатели внутреннего сгорания. В паровых установках только силового назначения неблагоприятным для кпд является то, что высшая температура рабочего процесса теплоносителя значительно ниже высокой температуры горения. Этот недостаток устраняется в двигателях внутреннего сгорания, где процесс горения происходит в рабочем пространстве самого двигателя. В двигателях внутреннего сгорания применяются циклы Отто Дизеля и Сабатэ. Широкое распространение получили двигатели, работающие по циклу Дизеля, особенно в различных видах транспорта. Современная теплотехника стремится соединить термодинамич. преимущества циклов двигателей внутреннего сгорания с достоинствами паройой турбины (работа с полным расширением, быстроходность, компактность) в газовых турбинах внутреннего сгорания.
Холодильные машины. В холодильных установках рабочее тело производит круговой процесс, обратный силовому. Извне затрачивается работа, а рабочее тело при этом отнимает теплоту от охлаждаемого тела. В качестве рабочего тела применяются пары аммиака, углекислоты, сернистого ангидрида и фреонов (см. Холодильные машины).
С. Телешов.
Лит.: Путилов К. А., Лекции по термодинамике, вып. 1—5, [изд.] Всес. хим. о-ва им. Д. И. Менделеева, М., 1939; Терминология термодинамики, изд.
Академии наук СССР, М. — Л., 1937 (Бюллетень Комиссии технической терминологии Академии наук СССР, вып. XV); БрандтА. А., Основания термодинамики, ч. 1—2, 4 изд., М. — П., 1923; Гуггенгейм Э. А., Современная термодинамика, изложенная по методу У. Гиббса, пер., Л. — М., 1941; Льюис Д. Н. и Рендалл М., Химическая термодинамика, пер. с англ., Л., 1936; Го льшух Ю. Г., Элементы общей и химической термодинамики, изд. Воен. акад. хим. защиты РККА им. К. Е. Ворошилова, М., 1940; Бу рс ианВ. Р. иСоколовП. Т., Лекции по термодинамике, Л., 1934 (Ленингр. Гос. университет); У л их Г., Химическая термодинамика, пер. [с нем., Л.], 1933; Планк М., Термодинамика, пер. с нем. А. Н.
Фрумкина, Ленинград — Москва, 1925; Ван-дер-Ваальс И. Д. и Констамм Ф., Курс термостатики. Термические равновесия материальных систем* Москва, 1936; Второе начало термодинамики, [Сборник работ] Сади Карно, В. Томсон-Кельвин [и др.], под ред. и с предисл. А. К. Тимирязева, М. — Л., 1934; Календар, Представление о теплороде в термодинамике, в кн.: Новые идеи в физике, вып. 6, СПБ, 1913, стр. 124;Carath6odory С., Untersuchungen liber die Grundlagen der Thermodynamik, «Matematlsche Annalen», Lpz., 1909, Bd 67, S. 355; Born M., Kritische
Betrachtungen zur tradltlonellen Darstellung der Thermodynamik, «Physlkalische Zeitschrift», Lpz., 1921, Bd XXII, S. 218, 249, 282; Lande A., Axlomatlsche Begrtlndung der Thermodynamik durch CarathSodory, в кн.: Handbuch der Physlk, hrsg. von H. Geiger und K. Scheel, Bd IX, B., 1926, S. 281; EhrenfestAfanassjewa T., Zur Axiomatislerung des zweiten Hauptsatzes der Thermodynamik, «Zeitschrift fur Physik», B., 1925, Bd 33, S. 933; Gi b bs I. W., Scientific papers, v. I — Thermodynamics, New York, 1906; Tolman R. C., Relativity, thermodynamics and cosmology, Oxford, 1934; Литвин A. M., ТалерТаненбаум Ж. Л., Техническая термодинамика [Учебник], ОНТИ, М. — Л., 1938.
ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЙ
ПОТЕНЦИАЛ,
см.
ТЕРМОИОННАЯ ЭМИССИЯ, испускание электронов твёрдыми или жидкими телами в окружающую их газовую среду (или в высокий вакуум) в результате теплового движения электронов в теле. В более обширном понимании Т. э. охватывает также случаи эмиссии положительных или отрицательных атомарных и молекулярных ионов. Т. э. электронов называют также термоэлектронной эмиссией или эффектом Эдисона, равно как и эффектом Ричардсона (см. Ричардсона эффект). Последний дал для зависимости тока Т. э. от абсолютной температуры Т тела, испускающего электроны, формулу (т. н. вторая формула Ричардсона):
I = AT2e~kT.
(1) Здесь к — постоянная Больцмана, А — константа, характеризующая данное тело, <р ~ работа, выхода (см.) — величина, аналогичная скрытой теплоте испарения молекул жидкости и соответствующая количеству тепла, затрачиваемого телом при выходе одного электрона. ф даётся обычно в электрон-вольтах, т. е. указывается та разность потенциалов, к-рую должен пройти электрон, чтобы набрать энергию, достаточную для преодоления сил, удерживающих его в металле. Вторая формула, выведенная Ричардсоном на основании термодинамических соображений и некоторых специальных допущений, нашла подтверждение в электронной теории металлов Зоммерфельда (см. Статистическая физика). Согласно этой теории, Wg-Wj^
1 = АТ2в kT (2) где Wa — «внешняя» работа выхода — энергия, к-рую надо сообщить покоящемуся электрону, чтобы он мог выйти за пределы металла, или, другими словами, высота потенциального барьера (см.) на границе металла; Wi — «внутренняя» работа выхода — максимальная энергия, к-рой, согласно распределению Ферми, обладает электрон в металле при абсолютном ноле температуры.
Wa — Wi=(p — «ричардсоновской», или «эффективной», работе выхода. А = ^ne^k2-, где е, т, к и п — известные физические константы.
Экспериментальное определение ричардсоновской работы выхода <р различными методами подтверждает справедливость формул (1) и (2). Эти формулы дают эмиссионный ток насыщения. При малой напряжённости внешнего поля эмиссионный ток меньше и лимитируется но температурой тела, а наличием у поверхности тела, испускающего электроны, облака электронов, электростатическое оттал-
