حتى عام 1824 ، كان يعتقد أن الآلات الحرارية التي تم بناؤها يمكن أن تعمل مثالي ، أي أنه كان يُعتقد أنها يمكن أن تصل إلى عائد بنسبة 100 ٪ ، أو شيء قريب من ذلك القيمة. بعبارة أخرى ، اعتقد العلماء في ذلك الوقت أن بإمكانهم الاستفادة من كل الطاقة الحرارية تم توفيره لهذه الآلات - أي أنهم اعتقدوا أن بإمكانهم تحويل كل تلك الطاقة إلى الشغل.
كان المهندس سعدي كارنو مسؤولاً ، في ذلك الوقت ، عن إجراء مظاهرات كان من المستحيل فيها الحصول على عائد بنسبة 100٪. اقترح سعدي أن الآلة الحرارية النظرية المثالية ستعمل خلال دورة معينة تسمى الآن دورة كارنو.
في عرضه التوضيحي ، تصور كارنو افتراضين ، تم اقتراحهما حتى قبل إعلان القانون الأول للديناميكا الحرارية. انظر ماذا تنطق مسلمات كارنو
أول مسلمة كارنو
- لا يمكن لأي آلة تعمل بين درجتي حرارة ثابتتين أن تسفر عن إنتاج أكبر من آلة Carnot المثالية التي تعمل بين درجات الحرارة نفسها.
2 مسلمة كارنو
- عند التشغيل بين درجتين حرارة ، الجهاز مثالي من Carnot لديه نفس الأداء ، مهما كان سائل التشغيل ، وهو تمامًا تفريغ، بدون إضافة طاقة.
وفقًا للافتراضات التي أعلنها كارنو ، يمكننا أن نرى ضمانًا بأن كفاءة المحرك الحراري هي دالة لدرجات حرارة المصادر الساخنة والباردة. ومع ذلك ، من خلال تحديد درجات حرارة هذه المصادر ، فإن آلة كارنو النظرية هي التي تمكنت من تحقيق أعلى كفاءة.
دورة كارنو هي دورة مثالية قابلة للانعكاس ، يكون فيها سائل التشغيل غازًا مثاليًا ، والذي يتوافق مع تحولين. متساوي الحرارة شيئان. أو أنها اثنان ثابت الحرارةتتخللها. العمليات التي وصفها الغاز في هذه الدورة هي:
لا تتوقف الان... هناك المزيد بعد الإعلان ؛)
1.°) توسع متساوي الحرارة DA ، حيث يكون الغاز على اتصال بنظام درجة الحرارة الثابتة TA (مصدر ساخن) ، ويتلقى منه كمية من الحرارة QA.
2.°) توسع ثابت الحرارة AB ، لا يوجد خلالها تبادل حراري مع البيئة. يعمل النظام مع انخفاض في الطاقة الداخلية وبالتالي في درجة الحرارة.
3.°) انكماش متساوي الحرارة قبل الميلاد ، يتلامس خلالها الغاز مع نظام درجة الحرارة الثابتة TB (مصدر بارد) ، مما يمنحه كمية من الحرارة QB.
4.°) قرص مضغوط الانكماش الحراري، حيث لا يتبادل الغاز الحرارة مع البيئة. يتلقى النظام عملًا يعمل على زيادة طاقته الداخلية وبالتالي درجة حرارته.
في دورة كارنو ، تبادل الحرارة (سال وسب) ودرجات الحرارة الديناميكية الحرارية (تال و تب) من المصادر الساخنة والباردة متناسبة ، والعلاقة هي:
الاستعاضة عن معادلة الكفاءة لآلة حرارية ، نحصل عليها ، لآلة كارنو:
النظر في درجة حرارة المصدر البارد (تيب) يساوي صفر كلفن (الصفر المطلق) ، لدينا η = 1 أو η = 100٪. ومع ذلك ، فإن هذه الحقيقة تتعارض مع القانون الثاني للديناميكا الحرارية ، والذي يضمن دخلاً قدره 100٪ ، وهو ما يقودنا إلى استنتاج أنه لا يوجد نظام فيزيائي يمكن أن يكون له درجة حرارة مساوية للصفر مطلق.
بقلم دوميتيانو ماركيز
تخرج في الفيزياء
هل ترغب في الإشارة إلى هذا النص في مدرسة أو عمل أكاديمي؟ نظرة:
سيلفا ، دوميتيانو كوريا ماركيز دا. "آلات كارنو" ؛ مدرسة البرازيل. متوفر في: https://brasilescola.uol.com.br/fisica/maquinas-carnot.htm. تم الوصول إليه في 27 يونيو 2021.
