Θερμοκρασία, εργασία και θερμότητα

Ο νόμος της διατήρησης της ενέργειας μας λέει ότι όταν η εργασία και η θερμότητα ανταλλάσσουν καθαρό κέρδος ή απώλεια ενέργειας. Ωστόσο, η ποσότητα θερμικής ενέργειας που μπορεί να μετατραπεί σε εργασία είναι περιορισμένη. Καθώς η θερμότητα ρέει από το θερμό σε κρύο, μια ορισμένη ποσότητα ενέργειας μπορεί να μετατραπεί σε εργασία και να εξαχθεί. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να οδηγήσει μια γεννήτρια, για παράδειγμα.

Ελάχιστη ποσότητα εργασίας, για να οδηγήσετε ένα ψυγείο μπορεί να οριστεί σε όρους απόλυτης κλίμακας θερμοκρασίας. Στην Εικ. 1.1 φαίνεται ο αναστρέψιμος κινητήρας Ε που κινεί μια αντιστρεπτή αντλία θερμότητας P. Τα Q και W αντιπροσωπεύουν τη ροή θερμότητας και εργασίας. Ονομάζονται αναστρέψιμες μηχανές, επειδή έχουν την υψηλότερη απόδοση που μπορεί να δει κανείς και επειδή δεν υπάρχει απώλεια, τα Ε και τα Π είναι πανομοιότυπα μηχανήματα.

Τοποθετήστε τα αποτελέσματα που εμφανίζονται απουσία εξωτερικής επίδρασης, επειδή οι δεξαμενές δεν έχουν καθαρό κέρδος ή απώλεια θερμότητας. Εάν η απόδοση του P πρέπει να είναι πάνω από το επίπεδο, δηλαδή εάν η απαιτούμενη εισροή εργασίας για το P για την αύξηση της ίδιας ποσότητας θερμότητας Q2 από μια ψυχρή δεξαμενή πρέπει να είναι μικρότερη από W, το υπόλοιπο τμήμα του W θα μπορούσε να εξουσιοδοτήσει άλλο αντλία θερμότητας. Αυτό μπορεί να προκαλέσει επιπλέον θερμότητα. Ως αποτέλεσμα, η καθαρή εισροή / εκροή θερμότητας από χαμηλή θερμοκρασία σε υψηλή θερμοκρασία, χωρίς καμία εξωτερική συνεισφορά εργασίας, η οποία είναι αδύνατη. Οι σχέσεις μεταξύ Q1, Q2 και W εξαρτώνται μόνο από τη θερμοκρασία του ζεστού και κρύου νερού. Ο γάλλος φυσικός Sadi Carnot (1796-1832) ήταν ο πρώτος που πρόβλεψε ότι η σχέση μεταξύ των εργαζομένων και η θερμότητα ανάλογα με τη θερμοκρασία και την ιδανική λύση για τη διαδικασία ψύξης είναι γνωστή ως Carnot. Για να βρείτε τη σύνδεση, η θερμοκρασία θα πρέπει να οριστεί με μεγαλύτερη προσοχή. Βαθμούς στο θερμόμετρο μόνο μια αυθαίρετη αναλογία ζουμ.

Ο Kelvin (1824-1907), μαζί με άλλους χρόνους φυσικής, κατέληξε στο συμπέρασμα ότι η απόλυτη κλίμακα θερμοκρασίας μπορεί να οριστεί από την άποψη των αντιστρεπτών μηχανισμών απόδοσης.

Τέλεια "ποτέ δεν μπορεί να επιτευχθεί στην πράξη η αναλογία της απόδοσης της θερμικής ισχύος (W / Q_j ο αναστρέψιμος κινητήρας Ε είναι ίσος με μια διαφορά θερμοκρασιών (Τ₁ - T₀) διαιρούνται στη Θερμοκρασία θερμής δεξαμενής (Τ_j).

P μπορεί να είναι οποιαδήποτε από τις μονάδες ψύξης, πρέπει να σκεφτούμε και να δουλέψουμε. Ο Kelvin μας λέει ότι η ελάχιστη εργασία, W, πρέπει να αυξήσεις την ποσότητα θερμότητας Q₂ θερμοκρασία T₀ για τη θερμοκρασία T₁ είναι διαθέσιμη στη διεύθυνση:

....