Політропні процеси по особливостях перетворення енергії можна розбити на 3 групи.

Перша група: . Побудуємо в p, v і T, S – діаграмах політропні процеси з граничними значеннями показника n даної групи. Тоді політропа розширення 1-2 і політропа стиснення 1-2’ пройдуть відповідно між ізобарою і ізотермою розширення і стискання. (мал.4.6)

Оскільки процеси розширення при p = const і T = const можуть здійснюватися лише з підведенням теплоти, то, природньо, що політропа 1-2, розташована між ними, у T, S – діаграмі піде вправо, тобто S₂ > S₁. Температура робочого газу в ізобарному процесі розширення росте і у всіх процесах розширення, які лежать нижче ізобари в p, v – діаграмі, але вище ізотерми розширення температура також буде зростати, тому що теплота, яка підводиться, буде витрачатися крім роботи і на збільшення внутрішньої енергії. Отже, у T,S - діаграмі Т₂ >Т₁, тобто Т₂ лежить вище Т₁.

Проводячи по Т₂ ізохору до перетинання з ізотермою з Т₁, тоді отримаємо у Т,S – діаграмі графічне зображення u для процесу 1-2 (Т₁=Т₃ по побудові, тому , що у Т,S – діаграмі графічно зображується площею під ізохорою 2-3). Таким чином, у політропному процесі 1-2 величини l, q, u будуть позитивні і по

Мал.4.6 рівнянню 1-го закону ТТД отримаємо: q = u + l. Графічно робота виразиться як різниця площ під кривою процесу 1-2 і ізохорою 2-3 у Т, S – діаграмі.

Друга група: 1<n k.

Границями розглянутого випадку політропних процесів у p, v- і T, S – діаграмах будуть ізотерма (n = 1) і адіабата (n = k). У p, v – діаграмі політропа розширення 1-2 і політропа стиснення 1-2’ пройдуть відповідно між ізотермою й адіабатою розширення і стиснення (мал.4.7). Ізотермічний процес розширення може відбуватися тільки з підведенням теплоти, і всі процеси, розташовані нижче ізотерми розширення, але вище адіабати розширення, також вимагають підводу теплоти і тільки на нижній границі (адіабаті) процес розширення буде відбуватися без підведення теплоти. Отже, політропа 1-2 у T, S - діаграмі піде вправо, тобто : S₂ > S₁

Температура робочого тіла при ізотермічному розширенні залишається постійною, а у всіх процесах, розташованих нижче ізотерми, у тому числі і при адіабатному процесі, температура знижується, тому що

Мал. 4.7

внутрішня енергія в цих процесах зменшується. При адіабатному ж процесі робота розширення відбувається тільки за рахунок зменшення внутрішньої енергії газу. Тоді у T, S – діаграмі Т₂ < T₁, тобто Т₂ буде лежати нижче Т₁.

Провівши з Т₁ ізохору 1-3 до перетинання з ізотермою з Т₂, одержимо в T, S – діаграмі графічне зображення для процесу 1-2. Отже, у процесі 1-2 робота l і теплота q будуть позитивні, а - негативно, і по рівнянню 1-го закону ТТД будемо мати: чи , тобто графічно робота для процесу 1-2 виразиться як сума площ під кривою процесу 1-2 (q) і ізохорою 1-3 ( ) т. ч. робота розширення здійснюється як за рахунок підводимої теплоти q, так і за рахунок зменшення внутрішньої енергії.

Третя група (k < n < ). Границями розглянутого випадку політропних процесів у p, v- і T, S – діаграмах буде адіабата n = k і ізохора n = . У p, v – діаграмі політропа розширення 1-2 і політропа стиснення 1-2 пройдуть відповідно між адіабатою розширення і ізохорою охолодження газу і між адіабатою стиснення і ізохорою нагрівання газу (мал.4.8).

Усі процеси розширення, які у p, v – діаграмі проходили вище адіабати, вимагали підводу теплоти до газу (1-а і 2-а група політропних процесів), сам адіабатний процес розширення здійснюється при q = 0. При ізохорному процесі охолодження газу, від нього відводиться теплота, отже і всі процеси розширення газу, розташовані між адіабатою і ізохорою, будуть проходити з відводом теплоти від робочого тіла, т. ч. політропа 1-2 на T, S – діаграмі піде вліво, тому що S₂ < S₁. Оскільки температура, як при адіабатному розширенні, так і при ізохорному охолодженні газу, знижується, то в будь-якому процесі, який відбувається між ними, кінцева температура буде менше початкової, тобто внутрішня енергія газу в цих процесах буде зменшуватися і на T, S – діаграмі т.2 буде нижче т.1. Продовживши ізохору, яка проходить через т.1, до перетинання з ізотермою з т.2 у т.3, одержимо на T, S – діаграмі графічне зображення для процесу 1-2 (як площа над ізохорою 1-3). Таким чином, у процесі 1-2 робота розширення l_розш. позитивна, а теплота q_розш. і зміна внутрішньої енергії - негативні

Т. ч графічно робота l_розш. виразиться для процесу 1-2 різницею площ під ізохорою 1-3 ( ) і під кривою процесу 1-2 (q). Отже, робота l_розш. і відвід теплоти q у процесі розширення здійснюється тільки внаслідок зменшення