Carnot motor cu aburi
„Mașină termică - a scris Carnot - servește deja minele noastre, muta navele noastre, aprofundarea port și râul, forje de fier. Ia departe de Anglia, în momentul motoarelor sale cu abur ar fi însemnat în același timp să ia departe de fier și cărbune ei, să ia departe
ea a avut toate sursele de bogăție. În ciuda lucrărilor de toate tipurile, făcute cu privire la motorul cu aburi, în ciuda stării satisfăcătoare, în care acum sunt date, teoria lor este foarte puțin avansat "
În practică, de regulă, este necesar să se rezolve următoarea problemă: există o sursă de căldură (cum ar fi cărbunele), și este necesar pentru a efectua orice lucrare (de exemplu, pentru a depăși trenului). Unghiul este conținut o anumită cantitate de căldură (arderea 1 kg de cărbune anumită temperatură, o cantitate destul de mare de apă este crescut cu 1 ° C). Carnot stabilit să răspundă la următoarea întrebare: cum să construiască o mașină care-l produce performanțe maxime pentru o anumită cantitate de căldură? Este ușor de a crea o mașină care nu face nici o lucrare (suficientă, de exemplu, să ardă cărbune în șemineu). Cărbunele motor cu aburi este ars pentru a produce căldură; căldură încălzește apa și o transformă în abur; perechi de împingerea pistonului; pistonul împinge altceva, și în cele din urmă roțile încep să se rotească, trenul sa mutat, iar apa este pompată din mine. Cum pot face acest proces extrem de eficiente? Cum cel mai bine să utilizați pentru a face munca, de exemplu, un kilogram de cărbune?
Carnot în mod tipic franceză rezumate revizuire a motorului cu abur specific englezesc, în caz de orice motor termic. El a fost capabil să construiască (în principiu), un motor termic ideală, care eficiența depășește eficiența oricărei mașini reale. El a arătat că cantitatea de muncă extrasă dintr-o anumită cantitate de căldură injectată în mașină perfectă, numai prin diferența dintre temperaturile inițiale și finale.
mașină ideală
Mașină Ideal Carnot în două privințe: 1) frecarea nu este considerată și 2) procedeul este caracterizat prin doar două temperaturi. Cu alte cuvinte, o mașină fără frecare, aranjate astfel încât, de exemplu, gazul împinge pistonul și producerea de lucru mecanic, selectează toate căldura dintr-o sursă situată la (mare) și transmite organelor sale înconjurătoare situate la (mai mici pentru aceasta decât motorul Carnot demonstrează teorema următoare.
Teorema lui Carnot. Eficacitatea oricărui motor termic, care funcționează la două temperaturi (ridicate) și (mici), randamentul este mai mică decât mașina ideală.
Astfel, răspunsul la întrebarea: „Care este eficiența maximă a mașinii operat la două temperaturi diferite,“ este
următor: nu poate fi mai mult decât eficiența mașinii ideale. Se calculează eficiența mașinii perfecte a fost ușor, iar Carnot a fost capabil să-l calculeze.
Acest lucru înseamnă că, dacă mașina consumă căldură, cum ar fi de la cuptor, în care gazul, împingând pistonul este încălzit la o temperatură ridicată, cantitatea muncii efectuate de către motor depinde de temperatura la care se răcește gazul înainte de a merge înapoi în cuptor. Când gazul este fierbinte, se poate efectua de lucru, prin care se răcește. Dar, după aceea, gazul este încă căldura organelor din jur, și, astfel, (care se referă la funcționarea mașinii), pierde-l.
FIG. 365. mașină excelentă, dacă ar putea fi stabilită.
Mașina va fi cât mai eficient posibil, cu excepția cazului în gazul va fi în măsură să ia toată căldura, lăsând nimic la încălzirea organelor din jur. Dar poate fi făcut? Dacă se poate, atunci de ce nu ia aerul obișnuit (sau apa din ocean), să-i dea posibilitatea să se răcească de la sine, iar energia termică eliberată convertite în muncă, apoi aruncat ușor aer răcit din nou în atmosferă?
Oceanul conține aprovizionare imens de energie termică - oceanul nu este atât de mult rece, așa cum ar putea fi. Din punct de vedere al conservării energiei este foarte posibil să se mute nava în ocean, datorită energia termică, lăsând o apă ușor răcită (Figura 365.); Mai mult decât atât, nimic nu ar sta în același timp,
face cuburi de gheata in frigider navei. Procesul invers este cu siguranță dau seama; nu există nici o dificultate de a converti orice cantitate de muncă în căldură, care ar fi încălzit oceanul. Se spune că Xerxes a fost furios, forțat sclavii lor biciuit Hellespont - în acest fel, el a transformat cea mai ieftină forță de muncă de sclavi în căldură Încălzit această mare vechi. Cu toate acestea, procesul invers este imposibil. Nu putem face mare să lucreze pentru noi, din cauza apei de răcire spontană.
Ceea ce se numește a doua lege a termodinamicii, ea poate fi considerată ca o simplă declarație de următorul fapt experimental. Lumea noastră este aranjată în așa fel încât este imposibil de a converti căldura în lucru în așa fel încât singurul rezultat ar fi o răcire a unui container (de exemplu, oceanul). Folosind acest fapt (numit acum al doilea start) Carnot a arătat că eficiența mașinii sale ideale întotdeauna o mai mare eficiență a unei mașini reale și depinde numai de primar (ridicat) și temperatura finală (cea mai mică). Astfel, orice mașină care funcționează la o diferență de temperatură predeterminată, pentru a fi mai puțin eficace (de obicei, mult mai puțin eficace) decât mașină ideală. Cu cât diferența de temperatură (în special, mai mică temperatura finală), cu atât mai mare eficiența mașinii.
mașină cu aburi, la fel ca orice alt motor termic consumă căldură (sursa de căldură este un combustibil) și îl aruncă în stive sau direct în atmosferă (Fig. 366).
Căldura reziduală este energie, nu este foarte accesibil, dar încă de energie. Prin urmare, cu cât mașina este efectuată departe de această energie, cu atât mai mare pierdere. De aceea, pentru că mașina ar putea utiliza întreaga energie termică, temperatura finală (temperatura gazelor de eșapament) trebuie să corespundă unei temperaturi de substanțe care cuprinde în totalitate, într-un sentiment de căldură. Mai târziu aflăm că această temperatură se numește zero absolut.