Iki 1824 m. Buvo tikima, kad pastatytos šiluminės mašinos gali veikti tobulas, tai yra, buvo manoma, kad jie gali pasiekti 100% derlių, ar kažkas panašaus į tai vertė. Kitaip tariant, tuo metu mokslininkai tikėjo, kad gali panaudoti visą šiluminę energiją tiekiamas šioms mašinoms - tai yra, jie tikėjo, kad gali paversti visą tą energiją darbas.
Tuo metu inžinierius Sadi Carnot buvo atsakingas už demonstracijas, kuriose buvo neįmanoma gauti 100% derliaus. Sadi pasiūlė, kad ideali teorinė šiluminė mašina veiktų per tam tikrą ciklą, kuris dabar vadinamas Karno ciklas.
Savo demonstracijoje Carnotas konceptualizavo du postulatus, kurie buvo pasiūlyti dar prieš paskelbiant pirmąjį termodinamikos dėsnį. Pažiūrėkite, ką pasakoja Karno postulatai:
1-asis Carnot postulatas
- Nė viena mašina, veikianti tarp dviejų fiksuotų temperatūrų, negali duoti didesnių rezultatų nei idealioji Carnot mašina, veikianti tarp tų pačių temperatūrų.
2-asis Carnot postulatas
- Dirbant tarp dviejų temperatūrų, mašina idealu „Carnot“ efektyvumas yra toks pats, nepriklausomai nuo darbinio skysčio, ir yra visiškai grįžtamasis, nepridėdami energijos.
Remiantis Carnot paskelbtais postulatais, galime įžvelgti garantiją, kad šiluminio variklio efektyvumas priklauso nuo karštų ir šaltų šaltinių temperatūrų. Tačiau nustatant šių šaltinių temperatūras Carnot teorinė mašina yra ta, kuri sugeba pasiekti didžiausią efektyvumą.
Karno ciklas yra idealizuotas, grįžtamasis ciklas, kuriame darbinis skystis yra tobulos dujos, atitinkančios dvi transformacijas. izotermai tai du adiabatinis, įsiterpė. Šiame cikle dujos apibūdina šiuos procesus:
1.°) izoterminis išsiplėtimas DA, kurio metu dujos liečiasi su pastovios temperatūros sistema TA (karštas šaltinis), iš jos gaunant šilumos kiekį QA.
2.°) adiabatinė plėtra AB, kurio metu nevyksta šilumos mainai su aplinka. Sistema atlieka darbą, kai sumažėja vidinė energija, taigi ir temperatūra.
3.°) BC izoterminis susitraukimas, kurio metu dujos liečiasi su pastovios temperatūros sistema TB (šaltuoju šaltiniu), suteikiant joms šilumos kiekį QB.
4.°) adiabatinis susitraukimo kompaktinis diskas, kurio metu dujos nekeičia šilumos su aplinka. Sistema gauna darbą, kuris padeda padidinti jos vidinę energiją, taigi ir temperatūrą.
Karno cikle šiluma keičiama (Klausimas ir QB) ir termodinaminės temperatūros (T. ir tB) karštų ir šaltų šaltinių yra proporcingi, santykis yra:
Pakeisdami šiluminės mašinos efektyvumo lygtį, Carnot mašinai gauname:
Atsižvelgiant į šalto šaltinio temperatūrą (TB) lygus nuliui kelvino (absoliutus nulis), mes turime η = 1 arba η = 100%. Tačiau šis faktas prieštarauja antrajam termodinamikos dėsniui, kuris garantuoja, kad pajamos iš 100%, o tai leidžia daryti išvadą, kad jokios fizinės sistemos temperatūra negali būti lygi nuliui absoliutus.
Autorius Domitiano Marquesas
Baigė fiziką
Šaltinis: Brazilijos mokykla - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/maquinas-carnot.htm