Карно машини. Как работи машината Carnot?

До 1824 г. се смяташе, че построените топлинни машини могат да претърпят функциониране перфектно, тоест се смяташе, че те могат да достигнат 100% добив или нещо близко до това стойност. С други думи, учените по това време вярвали, че могат да използват цялата топлинна енергия доставяни на тези машини - тоест те вярвали, че могат да трансформират цялата тази енергия в работа.

По това време инженер Сади Карно беше отговорен за правенето на демонстрации, при които беше невъзможно да се получи 100% добив. Сади предложи идеалната теоретична термична машина да работи през определен цикъл, наречен сега Цикъл на Карно.

В своята демонстрация Карно концептуализира два постулата, които бяха предложени още преди да бъде обявен първият закон на термодинамиката. Вижте какво изтъкват постулатите на Карно:

1-ви постулат на Карно

  • Никоя машина, работеща между две фиксирани температури, не може да даде по-висока от идеалната машина на Carnot, работеща между същите температури.

2-ри постулат на Карно

  • Когато работи между две температури, машината идеален на Carnot има еднакви показатели, независимо от работната течност, и е напълно обратим, без добавяне на енергия.

Според постулатите, изказани от Карно, можем да видим гаранцията, че ефективността на топлинния двигател е функция от температурите на горещите и студените източници. Чрез фиксиране на температурите на тези източници теоретичната машина на Карно е тази, която успява да има най-висока ефективност.

Цикълът на Карно е идеализиран, обратим цикъл, при който работният флуид е перфектен газ, което съответства на две трансформации. изотерми това е две адиабатен, разпръснати. Процесите, описани от газа в този цикъл, са:

1.°) изотермично разширение DA, по време на който газът е в контакт със системата с постоянна температура TA (горещ източник), като получава от нея количество топлина QA.

2.°) адиабатно разширение AB, по време на които няма топлообмен с околната среда. Системата извършва работа с намаляване на вътрешната енергия и следователно на температурата.

3.°) BC изотермично свиване, по време на който газът е в контакт със системата с постоянна температура TB (източник на студ), което му дава количество топлина QB.

4.°) CD с адиабатно свиване, по време на който газът не обменя топлина с околната среда. Системата получава работа, която служи за увеличаване на нейната вътрешна енергия и следователно температурата.

Цикъл на Карно

В цикъла на Карно топлообменът (Въпрос:НА и QБ.) и термодинамични температури (TНА и ТБ.) на горещите и студените източници са пропорционални, като връзката е:

Замествайки в уравнението на ефективността на термична машина, получаваме за машината на Карно:

Като се има предвид температурата на студения източник (TБ.) равно на нула келвин (абсолютна нула), имаме η = 1 или η = 100%. Този факт обаче противоречи на втория закон на термодинамиката, който гарантира, че доход от 100%, което ни кара да заключим, че никоя физическа система не може да има температура, равна на нула абсолютно.


От Домициано Маркис
Завършва физика

Източник: Бразилско училище - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/maquinas-carnot.htm

Супермаркетите във Великобритания започват да ограничават покупките на плодове и зеленчуци

плодове и зеленчуци бяха ограничени до покупки в Обединеното кралство. Тази мярка беше приета от ...

read more

Изкуственият интелект на ChatGPT отговаря дали Globo е отдясно или отляво

От появата на изкуствения интелект вече съществуват няколко начина за използването му. Телевизион...

read more

Ракета на SpaceX се запали по време на тестове на стартовата площадка

Ракетата, разработена от SpaceX за задвижване на най-новото поколение космически кораб Starship, ...

read more