Kuni 1824. aastani arvati, et ehitatud termomasinad võivad toimida täiuslik, see tähendab, arvati, et need võivad saavutada 100% saagi või midagi sellist väärtus. Teisisõnu, tollased teadlased uskusid, et saavad kasutada kogu soojusenergiat neile masinatele tarnitud - see tähendab, et nad uskusid, et suudavad kogu selle energia muundada töö.
Insener Sadi Carnot vastutas sel ajal demonstratsioonide eest, kus 100% saagikust oli võimatu saavutada. Sadi pakkus välja, et ideaalne teoreetiline termomasin töötab läbi konkreetse tsükli, mida nüüd nimetatakse Carnot tsükkel.
Oma demonstratsioonis kontseptualiseeris Carnot kaks postulaati, mis pakuti välja juba enne esimese termodünaamikaseaduse väljakuulutamist. Vaadake, mida Carnoti postulaadid välja ütlevad:
Carnoti esimene postulaat
- Ükski kahe fikseeritud temperatuuri vahel töötav masin ei saa anda suuremat tulemust kui Carnoti ideaalne masin, mis töötab nende samade temperatuuride vahel.
Carnoti teine postulaat
- Kui töötate kahe temperatuuri vahel, siis masin ideaalne Carnotil on sama efektiivsus, olenemata töövedelikust, ja see on täielikult pöörduv, ilma energiat lisamata.
Carnoti öeldud postulaatide järgi näeme garantiid, et termomootori efektiivsus sõltub sooja ja külma allika temperatuurist. Nende allikate temperatuure fikseerides on Carnoti teoreetiline masin siiski kõige tõhusam.
Carnoti tsükkel on idealiseeritud, pööratav tsükkel, milles töövedelik on täiuslik gaas, mis vastab kahele teisendusele. isotermid see on kaks adiabaatiline, vahele. Selles tsüklis gaasiga kirjeldatud protsessid on:
Ärge lõpetage kohe... Peale reklaami on veel;)
1.°) isotermiline paisumine DA, mille käigus gaas on kontaktis püsiva temperatuuriga süsteemiga TA (kuumallikas), saades sellest osa soojusest QA.
2.°) adiabaatiline laienemine AB, mille jooksul ei toimu soojusvahetust keskkonnaga. Süsteem täidab tööd siseenergia ja seega ka temperatuuri langusega.
3.°) BC isotermiline kontraktsioon, mille jooksul gaas on kontaktis püsiva temperatuuriga süsteemiga TB (külmallikas), andes sellele soojushulga QB.
4.°) adiabaatiline kontraktsioon CD, mille käigus gaas ei vaheta soojust keskkonnaga. Süsteem võtab vastu tööd, mille eesmärk on suurendada selle sisemist energiat ja seega ka temperatuuri.
Carnoti tsüklis vahetati soojust (QTHE ja QB) ja termodünaamilised temperatuurid (TTHE ja TB) kuumade ja külmade allikate puhul on proportsionaalsed, kui suhe on:
Soojusseadme efektiivsuse võrrandi asendamisel saame Carnoti masina jaoks:
Arvestades külmallika temperatuuri (TB) võrdub null kelviniga (absoluutne null), on meil η = 1 või η = 100%. See fakt on aga vastuolus termodünaamika teise seadusega, mis tagab, et sissetulek on 100%, mis paneb meid järeldama, et ühegi füüsilise süsteemi temperatuur ei tohi olla võrdne nulliga absoluutne.
Autor Domitiano Marques
Lõpetanud füüsika
Kas soovite sellele tekstile viidata koolis või akadeemilises töös? Vaata:
SILVA, Domitiano Correa Marques da. "Carnot Machines"; Brasiilia kool. Saadaval: https://brasilescola.uol.com.br/fisica/maquinas-carnot.htm. Juurdepääs 27. juunil 2021.
