Faptul că eficiența ciclului Carnot depinde numai de temperatura încălzitorului și răcitorul, permis Thomson (Lord Kelvin mai târziu) folosit pentru construirea ciclului Carnot scala de temperatură, independent de proprietățile corpului termometrice. stabilit anterior scala temperatura ideala gaz (§ 2 Secțiunea I) nu depinde de caracteristicile unui gaz ideal, care este folosit ca organism termometrică.
Vom ține de încălzire și de măsurare a temperaturii de răcire pentru orice scară de temperatură empirică (grade Celsius sau Fahrenheit Reamur). Prin intermediul primei teoremei eficienta Carnot a ciclului Carnot este o funcție numai de temperatură, adică raportul dintre cantitatea de încălzitor și a cantității de căldură transmisă, dă frigiderului este, de asemenea, o funcție de aceste temperaturi:
Să presupunem că există trei temperaturi rezervor termic. folosite ca încălzitoare și răcitoare (Fig. 5.3.1).
Au trei ciclu Carnot 1234, 4356, 1256. combinații ale primelor două cicluri ale treilea echivalent. Volumul de muncă în primele două cicluri, egal cu lucrul mecanic efectuat la al treilea ciclu, așa cum rezultă din sensul geometric al lucrării (Fig. 5.3.1).
Scriem aceste trei cicluri de a primi și încălziri turnate.
Raportul dintre primele două expresii dă
Pe de altă parte, raportul dintre aceste șarje este dată de (5.3.4), în cazul în care
Ecuația (5.3.6) este raportul dintre:
Ultima expresie este valabilă pentru orice valori. deoarece raportul dintre cantitățile de căldură de pe partea stângă nu depinde de această valoare. Prin urmare, în cazul în care opțiunea de blocare. funcția de numărătorul și numitorul partea dreaptă poate fi considerată ca o funcție de o variabilă și. respectiv, și
Valoarea depinde de temperatura și de sine poate fi luată ca o măsură a temperaturii
unde - temperatura termodinamică. Apoi expresia eficienței ciclului Carnot este definit ca
Aceasta este, pentru a determina raportul dintre temperaturile celor două corpuri pot, folosindu-le ca un încălzitor și un răcitor în ciclul Carnot și măsurarea fluidului de lucru rezultat și pentru a da cantitatea de căldură astfel obținută ca raport nu depinde de proprietățile fluidului de lucru. Deoarece forma funcției depinde de selectarea parametrilor. cu alte cuvinte, alegerea punctului de referință, iar temperatura depinde de această selecție. Ca un punct de referință ales punctul triplu al apei. Condiția în care există în echilibru dinamic solid, lichid și stare gazoasă. (Pentru mai multe puncte triple examinate în studiul tranzițiilor de fază de echilibru). Pentru apă, această stare se observă la o presiune de 4,58 mm Hg Acest punct este atribuit temperaturii = 273,16 K (exact). scară, astfel construit - scară de temperatură termodinamică, altfel se numește scara Kelvin.
Temperatura termodinamică a unui corp poate fi calculată din relația (5.3.9), în cazul în care una dintre temperaturile - temperatura punctului de referință. Strict vorbind, are nevoie să-și petreacă un ciclu Carnot între corpul a cărui temperatură trebuie măsurată și corpul situat la punctul triplu al apei. Acest experiment nu a fost efectuat, ci o indirectă de date în această scală corespunde temperaturii de topire a valorii gheții 273, 15 (aproximativ) și temperatura de reflux a apei - 373, 15 (aproximativ).
Deoarece partea stângă a expresiei (5.3.9) este mai mare decât zero, atunci temperatura termodinamică poate fi întotdeauna doar un singur caracter. marca a fost selectată „plus“, adică valoarea minimă a temperaturii termodinamice - zero grade Kelvin. Existența game absolute de temperatură de zero datorează un alt nume - absolut scala de temperatură termodinamică.
De la (5.3.9) rezultă că zero absolut poate fi abordat în mod arbitrar aproape, dar nu poate fi atins. Într-adevăr, ținând departe corpul o anumită cantitate de căldură, este posibil să se reducă temperatura de doar același număr de ori. Pentru a fi specific, temperatura într-o singură operație este redusă la jumătate. Chiar și făcând un număr infinit de ori această operație, vom obține valori mai mari decât zero.
Vom stabili o conexiune între scalele absolute de temperatură termodinamică și ideal-gaz. În acest scop, găsim eficiența expresie a ciclului Carnot, în care mediul de lucru este gaz ideal. Când izoterma expansiune 1-2 (Fig. 5.3.2) variația energiei interne a unui gaz ideal este zero, și toată cantitatea raportată de căldură merge la operațiunea de notare. A dat un gaz ideal într-o comprimare 3-4 cantitate izoterma de căldură este numeric egală cu lucrul mecanic efectuat în procesul sistemului. Aici și - temperatura definită prin scala temperatura ideala gaz.
Astfel, randamentul unui motor termic care funcționează în conformitate cu ciclul Carnot, în care mediul de lucru este gaz ideal, este
Noi folosim ecuația gaz ideal adiabatice parametrii pentru tranzițiile adiabatice 2-3 și 4-1, respectiv
diviziunea Termwise (5.3.12) până la (5.3.13) dă ideală raportul volumului de gaz
Iar expresia pentru eficiența unei mașini ideale Carnot cu un corp de lucru - gaz ideal devine:
Comparând expresiile (5.3.9) și (5.3.16), putem concluziona că termodinamicii ideală și - scale de temperatură a gazelor coincid cu aceeași selecție a punctelor de referință. Valoarea unui grad, astfel, de asemenea, identice.