درجة الحرارة ، العمل والحرارة

يخبرنا قانون الحفاظ على الطاقة أنه عندما يتم تبادل الطاقة الحرارية والأرباح الصافية أو فقدان الطاقة. ومع ذلك ، فإن كمية الطاقة الحرارية التي يمكن تحويلها إلى عمل محدودة. مع تدفق الحرارة من الساخن إلى البارد ، يمكن تحويل كمية معينة من الطاقة إلى عمل واستخراجها. يمكن استخدامه لقيادة مولد كهربائي ، على سبيل المثال.

يمكن تعريف الحد الأدنى من العمل ، لقيادة الثلاجة من حيث الحجم المطلق لدرجة الحرارة. في الشكل 1.1 ، يُظهر محرك E قابلاً للانعكاس يقود مضخة حرارة قابلة للعكس P س و ث تمثل تدفق الحرارة والعمل. يطلق عليها اسم الآلة القابلة للانعكاس ، لأنها تتمتع بأعلى كفاءة يمكن رؤيتها ، ولأنه لا توجد خسارة ، فإن E و P هما ماكينات متطابقة.

حدد موقع النتائج الموضحة في حالة عدم وجود تأثير خارجي ، لأن الخزانات لا تواجه مكاسب أو خسائر صافية للحرارة. إذا كان يجب أن تكون كفاءة P أعلى ، أي إذا كان دخل العمل المطلوب لـ P لرفع نفس مقدار الحرارة Q2 من خزان بارد يجب أن يكون أقل من W ، فإن الجزء المتبقي من W يمكن أن يساوي جهة أخرى مضخة الحرارة. هذا قد يسبب حرارة إضافية. ونتيجة لذلك ، فإن صافي التدفق / التدفق الخارجي للحرارة من درجة حرارة منخفضة إلى درجة حرارة عالية ، دون أي مساهمة عمالية خارجية ، وهو أمر مستحيل. تعتمد العلاقات بين Q1 و Q2 و W فقط على درجة حرارة الماء الساخن والبارد. كان الفيزيائي الفرنسي Sadi Carnot (1796-1832) أول من توقع أن العلاقة بين العمال والحرارة وفقًا لدرجة الحرارة والحل المثالي لعملية التبريد تُعرف باسم Carnot. للعثور على الرابط ، يجب تحديد درجة الحرارة بدقة أكبر. درجات على مقياس الحرارة فقط نسبة التكبير التعسفي.

خلص كلفن (1824-1907) ، جنبًا إلى جنب مع علماء الفيزياء الرائدين الآخرين ، إلى أن مقياس درجة الحرارة المطلق يمكن تعريفه من حيث كفاءة محركات عكسها.

الكمال "لا يمكن تحقيقه من الناحية العملية نسبة أداء القوة الحرارية (W / Q_j المحرك القابل للانعكاس E يساوي اختلاف درجات الحرارة (T₁ - T₀) تنقسم إلى درجة حرارة الخزان الساخن (T_j).

P يمكن أن يكون أي من وحدات التبريد ، علينا أن نفكر ونعمل. يخبرنا كلفن أن الحد الأدنى من العمل ، W ، تحتاج إلى زيادة كمية الحرارة Q₂ درجة الحرارة T₀ لدرجة الحرارة T₁ متاح في:

....