Детская энциклопедия

Меню сайта











Второе начало термодинамики

А что будет, если тот же самый цикл Карно, работающий с идеальным газом, провести на­оборот? Это сообразить нетрудно. Такая машина заберет тепло от холодильника, превратит полностью в тепло затраченную на осуществле­ние цикла работу и сумму теплоты отдаст нагре­вателю. Получится холодильная машина.

Представим себе, что у нас две машины. Обе работают по одинаковому циклу Карно, между одними и теми же температурами. У обеих машин и нагреватель и холодильник общие. В одной из них работает идеальный газ, а во второй — любое другое вещество. Будут ли коэффициенты полезного действия этих машин одинаковыми или разными?

Допустим сначала, что коэффициенты полез­ного действия двух таких машин различны. Все равно у какой машины к.п. д. больше, какая машина лучше — та, в которой работает идеальный газ, или же та, в которой содер­жится какое-то другое вещество. Проделаем с обеими машинами следующий сложный цикл.

Машину, у которой к.п. д. больше, за­ставим совершить нормальный цикл. За счет части тепла, взятого от нагревателя, получим работу, а остальную часть тепла отдадим холодильнику. Вторая машина хуже, ее коэффици­ент полезного действия меньше. Мы получили бы от этой машины за счет такого же количе­ства тепла, взятого от нагревателя, меньше ра­боты и больше тепла передали бы холодильни­ку. Но мы заставим ее работать в обратном направлении, как холодильную машину. В этом случае она заберет от холодильника больше тепла, чем отдаст ему первая машина, за­тратит на это меньше работы, чем получено в первой машине, а нагреватель получит обратно ровно столько же тепла, сколько забрала первая машина. И в результате нагреватель останется без изменения.

Теперь соединим обе машины вместе и за­ставим первую приводить в действие вторую. При этом в нашем распоряжении останется избыток работы. Обе вместе они будут представ­лять собой такую машину, которая черпает тепло из холодильника и превращает его в ра­боту. Этот результат, конечно, не противоречит первому закону термодинамики. Но если бы это было возможно, мы могли бы построить вечный двигатель, который работал бы вечно за счет неисчерпаемых запасов энергии, скрытых, например, в Ледовитом океане, в воздухе, в любом море — где угодно. Такая машина названа вечным двигателем второго рода.

Второй закон термодинамики утверждает, что вечный двигатель второго рода невозможен. Такое утверждение, конечно, только пересказ принципа Карно и сведений больше, чем этот принцип, не содержит.

Следовательно, коэффициент полезного дей­ствия машины, работающей по циклу Карно, не может зависеть от вещества, работающего в цикле. Для тепловой машины, работающей по циклу Карно с любым веществом, макси­мально возможный коэффициент полезного действия должен быть все равно равен

 

 Это поистине удивительное уравнение. Ему подчиняется вся современная техника. Из-за него в наше время уходят с железных дорог на слом паровозы. В котле паровоза нельзя нагреть воду до достаточно высокой темпера­туры, и нельзя от сжигаемого топлива полу­чить много работы. Паровозы невыгодны. В дви­гателях внутреннего сгорания температура в цилиндрах гораздо выше, и поэтому они более экономичны. Это простое и ничем с виду не при­мечательное уравнение заставляет теплотех­ников строить котлы на электростанциях с мак­симально возможным высоким давлением, что само по себе совершенно не необходимо. Нужна высокая температура. Но что поделаешь, если упругость водяного пара очень быстро растет с повышением температуры.

Это уравнение заставляет металлургов вырабатывать сверхпрочные жаростойкие ста­ли, конструкторов — создавать новые многоступенчатые турбины сверхвысокого давления, чтобы получать огромную мощность. Химиков оно заставляет разрабатывать для космических ракет новое горючее с максимально высокой температурой горения.





 
Календарь
«  Декабрь 2016  »
ПнВтСрЧтПтСбВс
   1234
567891011
12131415161718
19202122232425
262728293031

Новые статьи
Каталог статей
Как подготовить ребенка к школе
Освоение навыков чтения
Природные материалы на уроках труда

Статистика




 
Адрес почты Вопросы по рекомендациям, размещению рекламы и обратных ссылок обращайтесь pochta@enciklopediya1.ru
2013 © 2016