Do leta 1824 so verjeli, da lahko zgrajeni toplotni stroji delujejo popolno, to je bilo, mislili so, da lahko dosežejo 100% donos ali kaj podobnega temu vrednost. Z drugimi besedami, takratni znanstveniki so verjeli, da lahko izkoristijo vso toplotno energijo verjeli, da lahko vso to energijo spremenijo v delo.
Takrat je bil inženir Sadi Carnot odgovoren za demonstracije, pri katerih je bilo nemogoče doseči 100-odstotni donos. Sadi je predlagal, da bi idealni teoretični termični stroj deloval skozi določen cikel, ki se zdaj imenuje Carnotov cikel.
Carnot je v svoji demonstraciji zasnoval dva postulata, ki sta bila predlagana še preden je bil razglašen prvi zakon termodinamike. Oglejte si, kaj navajajo Carnotovi postulati:
1. postulat Carnota
- Noben stroj, ki deluje med dvema fiksnima temperaturama, ne more doseči večjega od Carnotovega idealnega stroja, ki deluje med temi istimi temperaturami.
2. postulat Carnota
- Ko stroj deluje med dvema temperaturama idealno Carnota ima enako zmogljivost, ne glede na delovno tekočino, in je popolnoma reverzibilna, brez dodajanja energije.
Po Carnotovih postulatih lahko vidimo zagotovilo, da je učinkovitost toplotnega motorja odvisna od temperatur vročih in hladnih virov. Vendar pa Carnotov teoretični stroj s fiksiranjem temperatur teh virov doseže največjo učinkovitost.
Carnotov cikel je idealiziran, reverzibilen cikel, v katerem je tekočina popoln plin, kar ustreza dvema preobrazbama. izoterme dva sta adiabatski, vmes. Procesi, ki jih v tem ciklu opisuje plin, so:
1.°) izotermična ekspanzija DA, med katerim je plin v stiku s sistemom konstantne temperature TA (vroči vir), ki iz njega prejema količino toplote QA.
2.°) adiabatska ekspanzija AB, med katerimi ni izmenjave toplote z okoljem. Sistem opravlja delo z zmanjšanjem notranje energije in s tem temperature.
3.°) BC izotermično krčenje, med katerim je plin v stiku s sistemom konstantne temperature TB (hladni vir), kar mu daje količino toplote QB.
4.°) CD z adiabatskim krčenjem, pri katerem plin ne izmenjuje toplote z okoljem. Sistem prejme delo, ki služi povečanju njegove notranje energije in s tem temperature.
V Carnotovem ciklu se izmenjava toplote (VTHE in QB) in termodinamične temperature (TTHE in TB) vročih in hladnih virov so sorazmerni, razmerje je:
Z zamenjavo enačbe učinkovitosti termičnega stroja za Carnotov stroj dobimo:
Glede na temperaturo hladnega vira (TB) enako nič kelvin (absolutna ničla), imamo η = 1 ali η = 100%. Vendar je to dejstvo v nasprotju z drugim zakonom termodinamike, ki zagotavlja dohodek od 100%, kar vodi do zaključka, da noben fizični sistem ne more imeti temperature, enake nič absolutno.
Avtor Domitiano Marques
Diplomiral iz fizike
Vir: Brazilska šola - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/maquinas-carnot.htm
