I en syklisk prosess er det ingen endring i intern energi. Så arbeidet som gjøres av systemet må være lik varmen som tilbys systemet. Så hvis all varme blir omgjort til arbeid, hvordan kan varme med lav kvalitet energi?
Kommentarer
- Hva mener du med " energi av lav kvalitet "?
- " det arbeidet som systemet utfører må lik varmen som tilbys systemet " og " all varme blir konvertert til arbeid " er ikke ' t sant på grunn av termodynamikkens andre lov.
- Lavkvalitets energi er den som ikke kan konverteres fullt ut til mekanisk energi. @lucas: fortell det til disse menneskene: web.mit.edu/16.unified/www/FALL/thermodynamics/notes/… " For en syklisk prosess er varme- og arbeidsoverføringene numerisk like. "
- Legg merke til skille mellom ' nettovarme ' og ' varme som tilbys systemet '.
- Når det gjelder linken din, er det ' viktig å merke seg at den ikke motsier Lucas ' s uttalelse. For en prosess som ' er syklisk på systemet, er nettoarbeidet som utføres av systemet lik netto varmen som systemet tar inn, men at er forskjellig fra den totale varmen som tilbys systemet fra det varme reservoaret (og som skiller seg fra nettovarmen som oppvarmes av varmen som dumpes i det kalde reservoaret).
Svar
Energi som er lagret som varme, er i seg selv verken lav eller høy kvalitet. Det som betyr noe er temperaturen som varmen lagres i, og forholdet til den temperaturen sammenlignet med varmeavlederen som vil absorbere overflødig energi i prosessen.
For å være mer spesifikk, si at du har en kjøleribbe på $ T_S = 20 ° \: \ mathrm C $, for eksempel atmosfæren til en bilmotor. Så er den interessante sammenligningen mellom (si) $ 1 \: \ mathrm J $ energi lagret ved $ 100 ° \: \ mathrm C $ (for eksempel en masse $ m_ {100} $ vann rett under kokepunktet) og den samme $ 1 \: \ mathrm J $ energi lagret i en større masse $ m_ {30} $ vann ved en lavere temperatur på $ 30 ° \: \ mathrm C $: selv om begge prøvene har samme mengde energi, den med større temperaturforskjell til kjøleribben kan betjene en varmemotor mer effektivt og kan derfor brukes til å utføre mer arbeid (i motsetning til å bare gi mesteparten av energien direkte til varmeavlederen).
Dette er grunnen varme blir noen ganger beskrevet som «lav kvalitet» når den lagres ved lav temperatur (for eksempel varmen som oppstår ved friksjon mellom bilens hjul og veien) og kan derfor ikke brukes til å produsere mye nyttig arbeid med kjøleribber. vi har tilgjengelig. Andre varmekilder (som eksplosjonsgassen inne i et bilstempel, eller de glødende drivstoffstavene i en atomreaktor, og så videre) er det du «kaller» høyt -kvalitetsenergi «i den innstillingen.
Kommentarer
- siden vi kan skape nesten absolutte nullbetingelser, hvorfor ikke ' t bruker vi det for å dra full nytte av varmen?
- Fordi det krever arbeid for å kjøle seg ned til disse forholdene. Jeg vil anbefale en god, lang økt med en innledende termodynamikk-lærebok.
- En av de mange variantene av 2. lov sier at et kjøleskap kan ' t være perfekt effektiv mer enn en varmemotor kan. Det koster deg energi å lage et kaldere reservoar enn det du naturlig har tilgjengelig, noe som gjør kombinasjonen kjøleskap + varmemotor mindre effektiv enn å bare bygge en varmemotor for å dra nytte av det tilgjengelige reservoaret.
- @ergon Å være ærlig jeg husker ikke å ha svart på tidligere svar fra deg (jeg tviler heller ikke på å ha gjort det hvis du sier at jeg gjorde det, noe som betyr at hvert svar har vært uavhengig av de andre). Hvis svarene virker pitched på et lavt nivå for deg, så ta det som konstruktiv kritikk av at spørsmålsteksten som den er også er pitched på et lavt nivå; Hvis du har et mer sofistikert spørsmål, må du sørge for at det skinner gjennom i teksten din. Som det er, på teksten er det lite verdifullt bevis for at du forstår materialet selv på introduksjonsnivå, jeg ' er redd.
- Svaret på kommentaren din er som dmckee sa – ikke bare krever det energi for å produsere et kaldt reservoar, det krever beviselig ≥ energi enn du ville være i stand til å trekke ut som arbeid ved bruk av reservoaret. Og igjen, dette blir forklart i dybden i enhver termodynamikk-lærebok.
Svar
Så arbeidet som gjøres av systemet må være lik varmen som tilbys systemet.
All varmen som «tilbys» (les: lagt til) til systemet konverteres ikke til å fungere i en syklus. Det ville være i strid med Kelvin-Planck-uttalelsen i den andre loven.
For å fullføre en syklus må noe av tilført varme avvises (kastes) av systemet til omgivelsene. Så nettoarbeidet er lik den tilførte varmen minus den avviste varmen.
$$ \ Delta U_ {cycle} = Q_ {net} -W_ {net} = 0 $$ $$ W_ {net} = Q_ {net} = Q_ {lagt til -Q_ {avvist} $$
Når det gjelder varme som er " lavere kvalitet " energi, kan det være lærerikt å sammenligne det med en energiform som anses som " høyere kvalitet ", f.eks. Elektrisk energi. Jeg har lest at effektiviteten til en elbilmotor er større enn 90% og kan være så høy som 98%. Til sammenligning varierer effektiviteten til en forbrenningsmotor mellom 30% og 45%.
Selv en Carnot-syklus varmemotor som opererer i temperaturområdet til en bils forbrenningsmotor, mellom 2773 K i forbrenningskammer og 300 K i atmosfæren, ville ha en maksimal teoretisk Carnot-effektivitet på ca 89%. Men en slik motor ville fungere så sakte (for å være reversibel) at arbeidshastigheten (kraft) ville gjøre en slik motor totalt upraktisk Som noen en gang sa, hvis du setter en Carnot-motor i bilen din, vil du få en fantastisk drivstofføkonomi, men fotgjengere vil gå forbi deg!
Håper dette hjelper