Līdz 1824. gadam tika uzskatīts, ka uzbūvētās siltuma mašīnas var funkcionēt ideāls, tas ir, tika uzskatīts, ka tie varētu sasniegt 100% ražu vai kaut kas tuvu tam vērtība. Citiem vārdiem sakot, zinātnieki tajā laikā uzskatīja, ka viņi var izmantot visu siltumenerģiju piegādātas šīm mašīnām - tas ir, viņi uzskatīja, ka viņi visu šo enerģiju var pārveidot darbs.
Tajā laikā inženieris Sadi Karnot bija atbildīgs par tādu demonstrāciju veikšanu, kurās nebija iespējams iegūt 100% ražu. Sadi ierosināja, ka ideāla teorētiskā termiskā mašīna darbosies noteiktā ciklā, ko tagad sauc Carnot cikls.
Savā demonstrācijā Karnots konceptualizēja divus postulātus, kas tika ierosināti vēl pirms pirmā termodinamikas likuma izteikšanas. Skatiet, ko Karnota postulāti izsaka:
1. Carnot postulāts
- Neviena mašīna, kas darbojas starp divām fiksētām temperatūrām, nevar dot lielāku rezultātu nekā Carnot ideālā mašīna, kas darbojas starp šīm pašām temperatūrām.
Karnota 2. postulāts
- Darbojoties starp divām temperatūrām, mašīna ideāls Karotam ir tāda pati efektivitāte, neatkarīgi no tā, kāds ir darbības šķidrums, un tā ir pilnīgi atgriezeniska, nepievienojot enerģiju.
Saskaņā ar Carnot izteiktajiem postulātiem mēs varam redzēt garantiju, ka siltuma motora efektivitāte ir atkarīga no karsto un auksto avotu temperatūras. Tomēr, nosakot šo avotu temperatūras, Karnot teorētiskā mašīna ir tā, kurai izdodas sasniegt visaugstāko efektivitāti.
Karnot cikls ir idealizēts, atgriezenisks cikls, kurā darba šķidrums ir perfekta gāze, kas atbilst divām transformācijām. izotermas tas ir divi adiabātisks, iejaucās. Gāzes aprakstītie procesi šajā ciklā ir:
Nepārtrauciet tūlīt... Pēc reklāmas ir vairāk;)
1.°) izotermiskā izplešanās DA, kuras laikā gāze ir kontaktā ar nemainīgas temperatūras sistēmu TA (karsto avotu), saņemot no tās siltuma daudzumu QA.
2.°) adiabātiskā izplešanās AB, kuras laikā nenotiek siltuma apmaiņa ar apkārtējo vidi. Sistēma veic darbu ar iekšējās enerģijas un līdz ar to arī temperatūras samazināšanos.
3.°) BC izotermiskā kontrakcija, kura laikā gāze ir saskarē ar nemainīgas temperatūras sistēmu TB (aukstā avota), dodot tai siltuma daudzumu QB.
4.°) adiabātiskās kontrakcijas CD, kura laikā gāze nemaina siltumu ar vidi. Sistēma saņem darbu, kas kalpo, lai palielinātu tās iekšējo enerģiju un līdz ar to arī temperatūru.
Karnotā siltumapmaiņa (J un QB) un termodinamiskā temperatūra (T. un T.B) karsto un auksto avotu ir proporcionāli, attiecība ir:
Aizstājot termiskās mašīnas efektivitātes vienādojumu, mēs iegūstam Carnot mašīnai:
Ņemot vērā aukstā avota temperatūru (TB), kas vienāds ar nulli kelvina (absolūtā nulle), mums ir η = 1 vai η = 100%. Tomēr šis fakts ir pretrunā ar otro termodinamikas likumu, kas garantē, ka ienākumi no 100%, kas liek secināt, ka nevienas fiziskās sistēmas temperatūra nevar būt vienāda ar nulli absolūts.
Autors Domitiano Markess
Absolvējis fiziku
Vai vēlaties atsaukties uz šo tekstu skolas vai akadēmiskajā darbā? Skaties:
SILVA, Domitiano Correa Marques da. "Karnotes mašīnas"; Brazīlijas skola. Pieejams: https://brasilescola.uol.com.br/fisica/maquinas-carnot.htm. Piekļuve 2021. gada 27. jūnijam.
