بنابر قانون دوم ترمودینامیک، هیچ ماشین گرمایی نمی‌تواند کارایی 100% داشته باشد. با داشتن دو منبع گرما در دماهای و ، کارایی یک ماشین گرمایی چقدر می‌تواند بزرگ باشد؟ این پرسشی است که در سال 1824 میلادی توسط کارنو (1832 ـ 1796) مهندس فرانسوی پاسخ داده شد ، او کسی است که یک ماشین گرمایی آرمانی و فرضی ارائه داد که بیش‌ترین کارایی ممکن را دارد و با قانون دوم سازگار است. چرخه‌ی این ماشین چرخه‌ی کارنو نامیده می‌شود.
برای درک اصول منطقی چرخه‌ی کارنو ، به موضوع مکرر ذکر شده در این فصل بر می‌گردیم : برگشت‌پذیری و ارتباط آن با جهت فرایندهای ترمودینامیکی. تبدیل کار به گرما فرایندی برگشت‌ناپذیر است ؛ منظور از ماشین گرمایی عبارت است از معکوس جزئی این فرایند ، یعنی تبدیل گرما به کار با کارایی هر چه بیش‌تر. بنابراین ، برای بیش‌ترین کارایی ماشین گرمایی ، ما باید از تمام فرایندهای برگشت‌ناپذیر دوری کنیم (شکل زیر). این الزام ، همان طور که نشان خواهیم داد ، معلوم می‌دارد که برای تعیین ترتیب فرایند‌ها در چرخه‌ی کارنو ، کافی نیز هست. شارش گرما در یک افت دمایی معین فرایندی برگشت‌پذیر است.
بنابراین ، در طی انتقال گرما در چرخه‌ی کارنو نباید تفاوت دمای معینی وجود داشته باشد.
وقتی ماشینی در دمایTH از منبع گرم گرما می‌گیرد ، ماده‌ی کاری ماشین نیز باید در دمایTH باشد ، در غیر این صورت شارش گرمای برگشت ناپذیر رخ خواهد داد. به همین ترتیب ، وقتی ماشینی در دمای به منبع سرد گرما می‌دهد ، خود ماشین باید در دمایTC باشد. یعنی ، هر فرایند که با انتقال گرما همراه است باید همدما با TH یاTC باشد.
برعکس ، در هر فرایندی که در آن دمای ماده‌ی کاری ماشین بینTH وTC قرار داشته باشد ، نباید انتقال گرمایی بین ماشین و این یا آن منبع وجود داشته باشد زیرا چنین انتقال گرمایی نمی‌تواند برگشت‌پذیر باشد. بنابراین هر فرایندی که در آن دمای T ماده‌ی کاری تغییر کند باید بی‌دررو باشد.
دست آخر این که هر فرایندی در چرخه‌ی آرمانی ما باید یا همدما باشد یا بی‌دررو. به علاوه ، تعادل گرمایی و مکانیکی باید همواره برقرار بماند به طوری که هر فرایند کاملاً برگشت‌پذیر باشد.
امتیاز: 0.00
وزارت آموزش و پرورش > سازمان پژوهش و برنامه‌ريزی آموزشی
شبکه ملی مدارس ایران رشد
ارسال ها: 2228
شما باید یک عنوان و متن وارد کنید!