Syklisessä prosessissa sisäinen energia ei muutu. Joten järjestelmän tekemän työn on oltava yhtä suuri kuin järjestelmälle tarjottu lämpö. Joten jos kaikki lämpö muunnetaan työhön, miten lämpö voidaan tuottaa heikkolaatuisella energialla?
Kommentit
- Mitä tarkoitat " heikkolaatuinen energia "?
- " järjestelmän tekemän työn on oltava yhtä suuri kuin järjestelmälle tarjottu lämpö " ja " kaikki lämpö muunnetaan työhön " eivät ' ole totta termodynamiikan toisen lain takia.
- Huonolaatuista energiaa ei voida muuntaa täysin mekaaniseksi energiaksi. @lucas: kerro se näille ihmisille: web.mit.edu/16.unified/www/FALL/thermodynamics/notes/… " Syklisessä prosessissa lämmön ja työn siirrot ovat numeerisesti yhtä suuret. "
- Huomaa ero ' nettolämpö ' ja järjestelmälle tarjotun ' lämmön välillä '.
- Linkkisi suhteen on ' tärkeää huomata, että se ei ole ristiriidassa lucasin kanssa ' lausunto. Prosessille, joka ' on syklinen järjestelmässä, järjestelmän suorittama nettotyö on yhtä suuri kuin järjestelmän ottama netto -lämpö, mutta eroaa järjestelmän kuumasta säiliöstä tarjoamasta kokonaislämmöstä (ja joka eroaa kylmäsäiliöön kaatuneen lämmön ottamasta nettolämmöstä).
Vastaus
Lämpönä varastoitu energia itsessään ei ole heikkoa eikä korkealaatuista. Tärkeää on lämpötila , johon lämpö varastoidaan, ja kyseisen lämpötilan suhde jäähdytyslevyyn, joka absorboi ylimääräisen energian prosessissa.
Olla enemmän sanotaan, että sinulla on jäähdytyselementti $ T_S = 20 ° \: \ mathrm C $, kuten auton moottorin ilmapiiri. Sitten mielenkiintoinen vertailu on (esimerkiksi) $ 1 \: \ mathrm J $ energiaa, joka on varastoitu 100 dollaria °: \: \ mathrm C $ (kuten massa $ m_ {100} $ vettä juuri kiehumispisteen alapuolella) ja saman $ 1 välillä \: \ mathrm J $ suurempaan massaan varastoitua energiaa $ m_ {30} $ vettä alemmassa lämpötilassa 30 ° \: \ mathrm C $: vaikka molemmissa näytteissä on sama energiamäärä, isommassa lämpötilaero jäähdytyselementtiin voi käyttää lämpömoottoria tehokkaammin ja siksi sitä voidaan käyttää enemmän töitä varten (toisin kuin yksinkertaisesti luovuttamalla suurimman osan energiasta suoraan jäähdytyslevyyn).
Tämä on syy lämpöä kutsutaan joskus ”heikkolaatuiseksi”, kun se varastoidaan alhaisessa lämpötilassa (kuten auton pyörien ja tien välisen kitkan aiheuttama lämpö), eikä sitä siksi voida käyttää tuottamaan paljon hyödyllistä työtä jäähdytyselementtien kanssa Muita lämmönlähteitä (kuten räjähtävä kaasu männän sisällä tai hehkuva polttoainesauva ydinreaktorissa ja niin edelleen) kutsutaan korkeiksi -laatuenergia ”kyseisessä asetuksessa.
Kommentit
- koska voimme luoda melkein absoluuttiset nollaolosuhteet, miksi don ' eikö tätä käytetä lämmön hyödyntämiseen täysimääräisesti?
- Koska se vaatii työtä jäähdytykseen näissä olosuhteissa. Suosittelisin hyvää, pitkää istuntoa, jossa on johdanto-termodynamiikan oppikirja.
- Yksi toisen lain monista muunnelmista sanoo, että jääkaappi ' ei voi olla täydellinen tehokkaampi kuin lämpömoottori voi. Kylmän säiliön valmistaminen maksaa sinulle energiaa kuin sinulla on luonnollisesti käytettävissä, jolloin jääkaapin ja lämpömoottorin yhdistelmä on vähemmän tehokas kuin vain lämpömoottorin rakentaminen käytettävissä olevan säiliön hyödyntämiseksi.
- @ergon rehellinen, en muista, että olisin vastannut aikaisempiin vastauksiisi (enkä epäile, olisiko vastannut niin, jos sanot, että vastasin, mikä tarkoittaa, että jokainen vastaus on ollut riippumaton muista). Jos vastaukset vaikuttavat sinulle olevan matalalla tasolla, pidä sitä rakentavana arvosteluna siitä, että esitetty kysymysteksti on myös matalalla tasolla; Jos sinulla on kehittyneempi kysymys, varmista, että se näkyy tekstissäsi. Itse asiassa tekstissä on arvokasta vähäistä näyttöä siitä, että ymmärrät materiaalin jopa johdantotasolla, pelkään.
- Vastaus kommentteihisi on kuten dmckee sanoi – se ei vain vaadi energiaa kylmän säiliön tuottamiseksi, se vaatii todistettavasti ≥ energiaa kuin mitä pystyt saamaan töinä käyttämällä tätä säiliötä. Ja tämä selitetään jälleen perusteellisesti missä tahansa termodynamiikan oppikirjassa.
Vastaa
Järjestelmän tekemän työn on siis oltava yhtä suuri kuin järjestelmälle tarjottu lämpö.
Koko järjestelmään ”tarjottu” (lue: lisätty) lämpöä ei muuteta työjaksoksi. Se olisi vastoin toisen lain Kelvin-Planckin lausuntoa.
Syklin loppuun saattamiseksi järjestelmän on hylättävä (hävitettävä) osa lisätystä lämmöstä ympäristöön. Tehty nettotyö on siis yhtä suuri kuin lisätty lämpö miinus hylätty lämpö.
$$ \ Delta U_ {cycle} = Q_ {net} -W_ {net} = 0 $$ $$ W_ {net} = Q_ {net} = Q_ {lisätty} -Q_ {hylätty} $$
Lämmön " huonolaatuisemman " energian suhteen voi olla opettavaista verrata sitä energiamuotoon, jota pidetään " korkealaatuisempi ", esim. Sähköenergia. Olen lukenut, että sähköauton moottorin hyötysuhde on yli 90% ja voi olla jopa 98%. Vertailun vuoksi polttomoottorin hyötysuhde vaihtelee välillä 30% ja 45%.
Jopa Carnot-syklinen lämpömoottori, joka toimii auton polttomoottorin lämpötila-alueella, välillä 2773 K polttokammion ja 300 K: n ilmakehässä, teoreettisen maksimitehokkuuden olisi noin 89%, mutta tällainen moottori toimisi niin hitaasti (jotta se olisi palautuva), että työn (tehon) nopeuden vuoksi tällainen moottori olisi täysin mahdotonta . Kuten joku kerran sanoi, jos laitat Carnot-moottorin autollesi, saat fantastisen polttoainetalouden, mutta jalankulkijat ohittavat sinut ohi!
Toivottavasti tämä auttaa