1824 년 Nicolas Leonard Sadi Carnot은 Carnot의 정리 또는 Carnot 규칙을 개발했습니다. 열 엔진에 대한 제한 설정이없는 열 엔진의 효율을 다룹니다. 무제한 값을 가질 수 있습니다. 그리고 효율은 열 엔진의 뜨거운 저수지 온도와 차가운 저수지 온도에만 의존합니다. 존재하는 모든 열 엔진 중에서 효율성은 카르노 열 엔진의 효율보다 적습니다. 그리고 카르노 열 엔진의 효율은 작동 물질이나 그 위에 수행 된 작업에 따라 변하지 않습니다. 열역학의 두 번째 법칙은 Carnot의 정리를 개발할 책임이 있습니다. 그리고이 이론은 또한 카르노 열 엔진 이외의 단순한 열 엔진이나 열 엔진이 덜 효율적이라는 결론을 내립니다.
Carnot의 정리 공식
Carnot 엔진은 다른 모든 열 엔진에 비해 최대 효율을 가지고 있습니다. 최대 효율은 저수지의 온도를 뜨거운 저수지의 온도로 나눈 값으로 정의됩니다. 이 정의로 공식은 잘 확립 될 수 있습니다. 즉,
여기서 th는 뜨거운 저수지 온도를 나타내고 TC는 차가운 저수지 온도를 나타냅니다.
방정식은 또한
로 표시 될 수 있습니다
가역적이고 돌이킬 수없는 엔진
가역적 열 엔진의 경우 효율은 동일한 열 저장소를 갖는 것과 동일하고 동일합니다. 가역적 열 엔진의 경우 프로세스를 되돌릴 수 있으며 에너지 손실이 포함되지 않습니다. 두 열 저장소 사이의 작업이 동일하다면 효율성이 동일하게 유지됩니다.
엔트로피, t는 온도를 나타내고, ∫ab는 그것이 경로 함수임을 알려줍니다.
Carnot 엔진은 작동하는 동안 에너지 손실을 포함하는 효율적인 돌이킬 수없는 열 엔진입니다.
증명
Carnot 엔진의 효율성을 입증하려면 온도 T 1 사이에서 작동하는 두 엔진 A와 B를 사용해 보겠습니다. 및 t 2 여기서 A는 돌이킬 수없는 열 엔진을 나타내고 B는 가역적 열 엔진을 나타냅니다.
동일한 열이 두 엔진에 의해 수집되면 w a 및 w b 작업 출력을 나타냅니다. 그리고 우리는 돌이킬 수없는 열의 효율이 가역적 열 엔진의 효율보다 많다는 것을 알고 있습니다. 그것은 𝛈 a 입니다> <
그리고
w a /q> w b /q
그래서
w a > w b
순 결과는 WA - WB가 싱크에서 가져와 동일한 양의 작업을 생성하며 열역학의 제 2 법칙을 위반합니다.
.따라서 결론은 돌이킬 수없는 공정을 가진 열 엔진이 높은 효율성이 있다는 것입니다. 따라서 동일한 온도 한계 사이에서 작동하는 것은 가역 엔진보다 효율적입니다.
Carnot의 정리의 의미
Carnot의 정리는 Nicolas Leonard Sadi Carnot이 제안한 정리로 명시 될 수 있습니다. 열역학 제 2 법칙은 Carnot의 정리에 적용됩니다.
카르노 사이클
Carnot주기는 특정 물리 법칙에 따라 만들어집니다. 그리고 그것은 변화 엔트로피가 포함되지 않기 때문에 이상화를 취함으로써 개발 된주기입니다. 그러나 우리는 모든 물리적 과정에 엔트로피의 변화가 포함된다는 것을 알고 있습니다. 따라서 이상적인주기이며 첫 번째 등온 팽창, 제 2 등온 압축 팽창, 제 3 단열 팽창 및 제 4 단열 압축 인 4 개의 연속 작업이 포함되면 초기 단계로 이동합니다.
.이러한 방식으로, 4 개의 작업을 포함하는 사이클이 Carnot 사이클에 존재합니다. 등온 팽창에서 온도는 일정하게 유지됩니다. 단열 팽창은 열이 공정이 수행되는 시스템에 들어가거나 떠나지 않는 공정이다. 등온 압축은 온도 변화없이 부피의 감소입니다. 단열 압축은 그 과정에서 압력이 감소하는 확장입니다.
Carnot의 정리 적용
Carnot의 정리는 많은 분야에서 적용을 찾습니다. Carnot 엔진의 일반적이고 유익한 응용 중 일부는 다음과 같습니다.
- 열 에너지가 작업을 전환하는 데 사용되는 열 엔진은 카르노 정리를 적용합니다.
- 냉각 효과를 생성하기 위해 냉장고 또는 냉장이 작동합니다.
- 선박에 사용되는 터빈 또는 증기 터빈은 Carnot 정리를 기반으로 작동합니다.
- 연소 엔진 인 연소 차량의 엔진은이 정리에 작동합니다.
- 항공기 엔진에 존재하는 터빈은 Carnot의 정리를 따릅니다.
결론
Carnot의 Nicolas Leonard Sadi Carnot이 제안한 Carnot의 정리는 Carnot 엔진이 다른 열 엔진과 얼마나 효율적인지에 대한 아이디어를 제공하며, 또한 두 개의 뜨거운 저수지 사이의 열 효율을 찾는 표현을 제공 할 것입니다. 물리적 세계에는 많은 응용 프로그램이 있습니다. 많은 엔진 이이 정리의 진화와 함께 해결됩니다. 또한 열역학에 따라 작동합니다. Carnot 사이클은 이러한 방식으로 개발되어 주기적 회전으로 4 개의 연속 작업이 수행됩니다. 그것은 실제 세계와는 매우 다른 이상적인 개념입니다.
