W procesie cyklicznym nie ma zmiany energii wewnętrznej. Zatem praca wykonana przez system musi być równa ilości ciepła dostarczanego do systemu. Jeśli więc całe ciepło jest zamieniane na pracę, w jaki sposób można je ogrzewać za pomocą energii niskiej jakości?
Komentarze
- Co masz na myśli, mówiąc " energia niskiej jakości "?
- " praca wykonana przez system musi równe ciepłu dostarczanemu do systemu " i " całe ciepło jest konwertowane do pracy " nie ' t prawdziwe z powodu drugiej zasady termodynamiki.
- Energia niskiej jakości to taka, której nie można w pełni przekształcić w energię mechaniczną. @lucas: powiedz to tym osobom: web.mit.edu/16.unified/www/FALL/thermodynamics/notes/… " W przypadku cyklicznego procesu transfer ciepła i pracy jest liczbowo równy. "
- Zwróć uwagę na rozróżnienie między ' ciepłem netto ' a ' ciepłem dostarczanym do systemu '.
- Jeśli chodzi o Twój link, ' jest ważne, aby pamiętać, że nie jest on sprzeczny z Lucas ' s oświadczenie. W przypadku procesu, który ' jest cykliczny w systemie, praca netto wykonana przez system jest równa netto ciepłu pobranemu przez system, ale różni się od całkowitego ciepła dostarczanego do systemu ze zbiornika ciepła (i różni się od ciepła netto pobieranego przez ciepło odprowadzane do zbiornika zimna).
Odpowiedź
Energia zmagazynowana jako ciepło nie jest sama w sobie ani niskiej, ani wysokiej jakości. Liczy się temperatura , w której ciepło jest magazynowane i stosunek tej temperatury do radiatora, który pochłonie nadmiar energii w procesie.
Aby być bardziej konkretnie, powiedzmy, że masz radiator na $ T_S = 20 ° \: \ mathrm C $, na przykład atmosfera silnika samochodowego. Zatem interesujące porównanie dotyczy (powiedzmy) $ 1 \: \ mathrm J $ energii zmagazynowanej w 100 $ \: \ mathrm C $ (takiej jak masa $ m_ {100} $ wody tuż poniżej punktu wrzenia) a tym samym $ 1 \: \ mathrm J $ energii zmagazynowanej w większej masie $ m_ {30} $ wody o niższej temperaturze 30 ° \: \ mathrm C $: chociaż obie próbki mają tę samą ilość energii, ta o większej różnica temperatur w stosunku do radiatora może wydajniej obsługiwać silnik cieplny i dlatego może być używana do wykonywania większej ilości pracy (w przeciwieństwie do zwykłego przekazywania większości swojej energii bezpośrednio do radiatora).
To jest powód ciepło jest czasami opisywane jako „niskiej jakości”, gdy jest przechowywane w niskiej temperaturze (takiej jak ciepło wytwarzane przez tarcie między kołami samochodu a drogą) i dlatego nie może być wykorzystane do wykonania bardzo użytecznej pracy z radiatorami mamy do dyspozycji. Inne źródła ciepła (takie jak wybuchający gaz wewnątrz tłoka samochodu lub żarzące się pręty paliwowe w reaktorze jądrowym itp.) to „wysokie” -quality energy „w tym ustawieniu.
Komentarze
- ponieważ możemy stworzyć warunki prawie absolutnego zera, dlaczego nie ' czy używamy tego, aby w pełni wykorzystać ciepło?
- Ponieważ chłodzenie do takich warunków wymaga pracy. Poleciłbym dobrą, długą sesję z wprowadzającym podręcznikiem do termodynamiki.
- Jedna z wielu odmian drugiej ustawy mówi, że lodówka może ' nie być idealnie bardziej wydajny niż silnik cieplny. Wytworzenie zimniejszego zbiornika, niż jest to naturalnie dostępne, kosztuje cię energię, co sprawia, że połączenie lodówki i silnika cieplnego jest mniej wydajne niż zwykłe zbudowanie silnika cieplnego w celu wykorzystania dostępnego zbiornika.
- @ergon To be szczerze, nie przypominam sobie, bym odpowiedział na twoje poprzednie odpowiedzi (ani nie wątpię, że tak zrobiłem, jeśli tak twierdzisz, co oznacza, że każda odpowiedź była niezależna od pozostałych). Jeśli odpowiedzi wydają ci się na niskim poziomie, potraktuj to jako konstruktywną krytykę, że zadany tekst pytania jest również sformułowany na niskim poziomie; jeśli masz bardziej złożone pytanie, upewnij się, że jest ono widoczne w tekście. W tej chwili w tekście jest niewiele dowodów na to, że rozumiesz materiał, nawet na poziomie wstępnym, ' boję się.
- Odpowiedź na Twój komentarz jest jak powiedział dmckee – nie tylko wymaga energii do wytworzenia zimnego zbiornika, ale wymaga udowodnienia ≥ energii, niż byłbyś w stanie wydobyć jako pracę przy użyciu tego zbiornika. I znowu jest to szczegółowo wyjaśnione w dowolnym podręczniku do termodynamiki.
Odpowiedź
Zatem praca wykonana przez system musi być równa ilości ciepła dostarczanego do systemu.
Całe „oferowane” (czytaj: dodane) ciepło systemu nie jest konwertowane do pracy w cyklu. Byłoby to sprzeczne z drugim prawem Kelvina-Plancka.
W celu zakończenia cyklu część dodanego ciepła musi zostać odrzucona (wyrzucona) przez system do otoczenia. Zatem wykonana praca netto równa się ilości ciepła dodanego minus ciepło odrzucone.
$$ \ Delta U_ {cycle} = Q_ {net} -W_ {net} = 0 $$ $$ W_ {net} = Q_ {net} = Q_ {added} -Q_ {odrzucone} $$
Biorąc pod uwagę, że ciepło jest " niższą jakością " energią, pouczające może być porównanie go z formą energii uważaną za " wyższa jakość ", np. Energia elektryczna. Czytałem, że sprawność silnika samochodu elektrycznego przekracza 90% i może sięgać nawet 98%. Dla porównania, sprawność silnika spalinowego waha się od 30% do 45%.
Nawet silnik cieplny pracujący w cyklu Carnota pracujący w zakresie temperatur silnika spalinowego samochodu, między 2773 K w w komorze spalania i 300K w atmosferze, miałby maksymalną teoretyczną sprawność Carnota około 89%. Ale taki silnik pracowałby tak wolno (aby był odwracalny), że tempo pracy (moc) uczyniłoby taki silnik całkowicie niewykonalnym . Jak ktoś kiedyś powiedział, jeśli umieścisz silnik Carnota w swoim samochodzie, uzyskasz fantastyczną oszczędność paliwa, ale piesi będą Cię omijać!
Mam nadzieję, że to pomoże