טמפרטורה, עבודה וחום

חוק שימור האנרגיה אומר לנו שכאשר עבודה ואנרגיית חום החליפו רווח נקי או אובדן אנרגיה. עם זאת, כמות האנרגיה התרמית שניתן להמיר לעבודה מוגבלת. ככל שחום זורם מחום לקור, ניתן להמיר כמות מסוימת של אנרגיה לעבודה ולחילוץ. זה יכול לשמש להנעת גנרטור, למשל.

ניתן להגדיר כמות מינימלית של עבודה, לנהיגה במקרר במונחים של סולם טמפרטורה מוחלט. באיור 1.1 מציג מנוע E הפיך המניע משאבת חום הפיכה P; Q ו- W מייצגים את זרימת החום והעבודה. הם נקראים מכונה הפיכה, מכיוון שיש להם את היעילות הגבוהה ביותר שניתן לראות, ומכיוון שאין הפסד, E ו- P הם מכונות זהות.

מקם את התוצאות המוצגות בהיעדר השפעה חיצונית, מכיוון שהמאגרים לא חווים רווח או אובדן חום נטו. אם היעילות של P חייבת להיות מעל, כלומר אם קלט העבודה הנדרש כדי P להעלות את אותה כמות חום Q2 ממאגר קר אמור להיות פחות מ W, החלק הנותר של W יכול להיות סמכות של אחר משאבת חום. זה עלול לגרום לחום נוסף. כתוצאה מכך, זרם / יצוא נטו של חום מטמפרטורה נמוכה לטמפרטורה גבוהה, ללא תרומת עבודה חיצונית, דבר שאי אפשר. היחסים בין Q1, Q2 ו- W תלויים רק בטמפרטורה של מים חמים וקרים. הפיזיקאי הצרפתי סאדי קרנוט (1796-1832) היה הראשון שחזה שהקשר בין העובדים לחום תלוי בטמפרטורה ובפתרון האידיאלי לתהליך הקירור מכונה קרנו. כדי למצוא את הקישור, יש להגדיר את הטמפרטורה בזהירות רבה יותר. מעלות במדחום רק יחס זום שרירותי.

קלווין (1824-1907), יחד עם תקופת הפיזיקאים המובילים האחרים, הגיעו למסקנה שניתן להגדיר את סולם הטמפרטורה המוחלט מבחינת מנועי הפיכה יעילים.

מושלם "מעולם לא ניתן להשגה בפועל היחס בין ביצועי הכוח הקלורי (W / Q_j מנוע E הפיך שווה להבדל טמפרטורות (T₁ - T₀) מחולקים לטמפרטורת המאגר החם (T_j).

P יכול להיות כל אחת מיחידת הקירור, עלינו לחשוב ולעבוד קלווין אומר לנו שהעבודה המינימלית, W, אתה צריך להגדיל את כמות החום Q₂ טמפרטורה T₀ לטמפרטורה T₁ זמין ב:

....