Füüsika

2 Termodünaamika seadus


Termodünaamika kahe seaduse hulgas on teine, mida saab masinate ehituses ja tööstuses paremini kasutada, kuna see tegeleb otseselt soojusmasinate jõudlusega.

Termodünaamika teist seadust illustreerivad kaks näiliselt erinevat väidet: Clausiuse avaldused ja Kelvin-Planck:

  • Clausiuse avaldus:

Kuumus ei saa spontaanselt voolata ühest madalama temperatuuriga kehast teise kõrgema temperatuuriga kehast.

Selle tagajärjel on soojuse voolu loomulik suund kõrgeimast madalaimani ja voolu ümberpööramiseks on vajalik, et väline süsteem töötab sellel süsteemil.

  • Kelvin-Plancki avaldus:

On võimatu ehitada masinat, mis töötaks termodünaamilises tsüklis ja muundaks kogu saadud soojushulga tööks.

See väide vihjab sellele, et termilise seadme efektiivsus ei ole 100%, ehkki väike, on alati soojushulk, mis ei muutu tõhusaks tööks.

Soojusmasinad

Soojusmasinad olid esimesed mehaanilised seadmed, mida 18. sajandil tööstuses laialdaselt kasutati. Kõige primitiivsemas vormis kasutati kuumutamist vee muutmiseks auruks, mis oli võimeline kolbi liigutama, mis omakorda nihutas telge, mis tegi mehaanilise energia selle aja tööstusharudes kasutatavaks.

Me nimetame termoseadmeks seadet, mis kahe termilise allika kasutamisel põhjustab soojusenergia muutumist mehaaniliseks energiaks (tööks).

Soojusallikas annab teatud hulga soojust mis seadmes muutub tööks pluss soojushulk, mida ei saa tööna kasutada .

Seega on õige, et:

Kasutatakse soojushulga absoluutväärtust, kuna näiteks jahutamiseks mõeldud masinas on need väärtused negatiivsed.

Sel juhul toimub soojusvoog madalaimast temperatuurist kõrgeimani. Kuid vastavalt 2. termodünaamika seadusele ei toimu see vool spontaanselt, seega on vaja sellist välist tööd: