До 1824 року вважалося, що побудовані теплові машини можуть функціонувати ідеально, тобто вважалося, що вони можуть досягти 100% врожаю, або щось наближене до цього значення. Іншими словами, вчені того часу вважали, що вони можуть використовувати всю теплову енергію що надходять до цих машин - тобто вони вірили, що можуть перетворити всю цю енергію робота.
У той час інженер Саді Карно відповідав за демонстрації, в яких неможливо було отримати 100% врожайність. Саді запропонував, щоб ідеальна теоретична теплова машина працювала в певному циклі, який зараз називається Цикл Карно.
У своїй демонстрації Карно осмислив два постулати, які були запропоновані ще до проголошення першого закону термодинаміки. Подивіться, що проголошують постулати Карно:
1-й постулат Карно
- Жодна машина, що працює при двох фіксованих температурах, не може дати більше, ніж ідеальна машина Карно, яка працює між цими самими температурами.
2-й постулат Карно
- При роботі машини між двома температурами ідеально Карно має однакову ефективність, незалежно від робочої рідини, і є повністю оборотний, не додаючи енергії.
Відповідно до постулатів, проголошених Карно, ми можемо бачити гарантію того, що ефективність теплового двигуна є функцією температур гарячих і холодних джерел. Однак, фіксуючи температури цих джерел, теоретична машина Карно дає змогу досягти найвищої ефективності.
Цикл Карно - це ідеалізований, оборотний цикл, в якому робоча рідина є ідеальним газом, що відповідає двом перетворенням. ізотерми це два адіабатичний, впереміш. Процеси, описані газом у цьому циклі:
1.°) ізотермічне розширення DA, під час якого газ контактує з системою постійної температури TA (гарячим джерелом), отримуючи від неї кількість тепла QA.
2.°) адіабатичне розширення AB, під час якого не відбувається теплообміну з навколишнім середовищем. Система виконує роботу зі зменшенням внутрішньої енергії і, отже, температури.
3.°) До н.е. ізотермічне скорочення, під час якого газ контактує з системою постійної температури TB (джерелом холоду), віддаючи йому кількість тепла QB.
4.°) CD адіабатичного скорочення, під час якого газ не обмінюється теплом із навколишнім середовищем. Система отримує роботу, яка служить для збільшення її внутрішньої енергії, а отже, і температури.
У циклі Карно теплообмін (ПитанняTHE та QB) і термодинамічні температури (ТTHE і ТB) гарячого та холодного джерел пропорційні, співвідношення:
Підставляючи в рівняння ефективності теплової машини, ми отримуємо для машини Карно:
Враховуючи температуру джерела холоду (ТB), рівний нулю кельвіна (абсолютний нуль), маємо η = 1 або η = 100%. Однак цей факт суперечить другому закону термодинаміки, який гарантує, що дохід Росії 100%, що призводить до висновку, що жодна фізична система не може мати температуру, рівну нулю абсолютний.
Доміціано Маркес
Закінчив фізику
Джерело: Бразильська школа - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/maquinas-carnot.htm