Sengoloa se buang ka Potoloho ea Enjene ea Carnot
Ho fumana mokhoa oa ho eketsa bokhoni ba enjene ea mocheso, rasaense oa Lefora ea bitsoang Sadi Carnot (1796-1832) o ile a ithuta enjene e ntle ea mocheso ka khopolo-taba ka 1824. Ka nako eo, molao oa pele oa thermodynamics o ne o e-so qaptjoe, kapa molao oa bobeli oa thermodynamics. Molao oa pele o ne o e-so qaptjoe hobane bo-rasaense ba ne ba e-s'o tsebe hore mocheso ke matla. Kamora hore Joule le metsoalle ea hae ba etse liteko lilemong tsa bo-1830, bo-rasaense ba ne ba tseba feela ka tieo hore mocheso ke matla a fetisetsoang ka lebaka la liphapang tsa mocheso. Kahoo molao oa pele oa thermodynamics o ile oa qaptjoa ka mor'a 1830. Sadi Carnot o ne a ithutile enjene e ntle ea mocheso ka khopolo-taba ka 1824. Phuputso eo a ileng a e etsa e ne e le ho eketsa bokhoni ba lienjene tsa mouoane tse neng li sebelisoa ka nako eo. Lienjene tse ngata tsa mouoane ka nako eo li ne li sa sebetse hantle.
Potoloho enjeneng e loketseng ea mocheso, e ntlafalitsoeng ke Sadi Carnot, e bitsoa potoloho ea Carnot. Pele re hlahloba potoloho ea Carnot, hoa thusa ho utloisisa lits'ebetso tse ke keng tsa fetoloa. Ts'ebetso e 'ngoe le e 'ngoe e etsahalang ka tlhaho ea phetoho le phetisetso ea matla hangata ha e fetohe. Mohlala, haeba re hohla matsoho a rona hammoho, a ikutloa a futhumetse. Tabeng ena, mocheso o hlahisoa ke mosebetsi oo re o etsang. Ts'ebetso ha e fetohe. Mocheso o hlahisoang o ke ke oa etsa mosebetsi ka boona ka ho hohla matsoho a rona hammoho. Sepheo sa enjene ea mocheso ke ho fetola ts'ebetso ena hanyane, moo mocheso o ka sebelisoang ho etsa mosebetsi ka katleho e kholo ka ho fetisisa. Hore enjene ea mocheso e fihlelle katleho e kholo, re tlameha ho qoba lits'ebetso tsohle tse ke keng tsa fetoloa. Phetisetso ea mocheso e etsahalang ka tlhaho hangata ha e fetohe, ka hona ho etsoa boiteko ba ho thibela phetisetso ea mocheso.
Ha enjene e nka mocheso QH libakeng tse nang le mocheso o phahameng (TH), ntho e sebetsang ka har'a mochini e tlameha ho ba mochesong oa THKa ho tšoanang, haeba enjene e tlosa mocheso QL libakeng tse nang le mocheso o tlase (TL), ntho e sebetsang ka har'a mochini e tlameha ho ba mochesong oa TLKahoo ts'ebetso e 'ngoe le e 'ngoe e kenyelletsang phetiso ea mocheso e lokela ho ba e sa fetoheng mochesong (mocheso o tšoanang). Ka lehlakoreng le leng, haeba mocheso oa ntho e sebetsang ka har'a enjene o pakeng tsa TH le TL, ha hoa lokela ho ba le phetiso ea mocheso pakeng tsa mochini le sebaka se nang le mocheso oa TH (mofani oa mocheso) le sebaka se nang le mocheso oa TL (ho lahla). E le hore mocheso o se ke oa tsoa, ts'ebetso e tlameha ho etsoa ka mokhoa oa adiabatic.
Potoloho ea Carnot e hlile e na le lits'ebetso tse peli tse ka fetoloang tsa isothermal le lits'ebetso tse peli tse ka fetoloang tsa adiabatic.
Setšoantšo se ka letsohong le letona se bontša potoloho ea Carnot bakeng sa khase e loketseng. Qalong, mocheso o monngoa nakong ea katoloso ea isothermal (a-b). Nakong ea katoloso ea isothermal, mocheso oa khase ka har'a silindara o lula o tsitsitse.
Ka mor'a moo, khase e atoloha ka adiabatike hoo mocheso oa eona o theohelang ho tloha ho T H ho ea ho T L (b-c). T H = mocheso o phahameng (Mocheso o phahameng), T L = mocheso o tlase (Mocheso o tlase). Nakong ea katoloso ea adiabatike, ha ho mocheso o kenang kapa o tsoang ka silindareng. Kamora moo, khase e hatelloa ka isothermally (c-d). Nakong ea khatello ea isothermal, mocheso oa khase o lula o tsitsitse. Ka mor'a moo, khase e hatelloa ka adiabatike (d-a). Hobane e hatelloa ka adiabatike, mocheso oa khase oa eketseha. Mocheso oa khase oa eketseha hoo khatello ea khase le eona e eketsehang. Mekhoa eohle potolohong ea Carnot e ka fetoloa.
Nakong ea katoloso le khatello ea isothermal, mocheso oa khase o lula o tsitsitse. Sepheo ke ho qoba liphapang tsa mocheso. Liphapang tsa mocheso li ka baka phetiso ea mocheso (ts'ebetso e ke keng ea fetoloa). Hore ts'ebetso ea isothermal e etsahale (ho boloka mocheso oa khase o tsitsitse), khase e tlameha ho atolosoa kapa ho hatelloa butle-butle. Ha e le hantle, katoloso kapa khatello ea khase e etsahala ka potlako. Sena se bakoa ke pherekano (hopola sehlooho sa matla a mokelikeli), khohlano, viscosity, jj. Ka lebaka leo, ts'ebetso e phethahetseng ea isothermal e ke ke ea hlola e e-ba teng. Ho e-na le hoo, katoloso le khatello ea adiabatic li etsahala ka potlako.
Sepheo ke ho thibela mocheso ho phalla ka hare kapa ka ntle ho silindara. Khohlano, ho teteana, le lintlha tse ling li thibela katoloso le khatello e phethahetseng ea adiabatic. Ho bohlokoa ho hlokomela hore enjene ea Carnot ke ea khopolo-taba feela; ha e eo bophelong ba rona ba letsatsi le letsatsi. Leha e le ea khopolo-taba, enjene ea Carnot e kenya letsoho haholo nts'etsopele ea thermodynamics. Bonyane, re ka khetholla lits'ebetso life kapa life tse ke keng tsa fetoloa tse ka etsahalang nakong ea ts'ebetso 'me ra leka ho li fokotsa, ka hona ra eketsa katleho ea enjene ea rona ea mocheso e entsoeng.
Sephetho sa bohlokoa haholo sa enjene ea Carnot ke hore bakeng sa enjene e phethahetseng ea mocheso, mocheso o amoheloang (Q H ) o lekana le mocheso oa T H 'me mocheso o hanetsoeng (Q L ) o lekana le mocheso oa T L. Kahoo, katleho ea enjene e phethahetseng ea mocheso ke:
Mohlala oa potso ea 1:
Enjene ea mouoane e sebetsa pakeng tsa 500 o C le 300 o C. Fumana bokhoni bo loketseng (bokgoni ba Carnot) ba enjene ea mouoane.
Puisano
Mocheso o lokela ho fetoloa ho ea sekaleng sa Kelvin.
T H (mocheso o phahameng) = 500 o C = 500 + 273 = 773 K
T L (mocheso o tlase) = 300 o C = 300 + 273 = 573 K
Bokgoni kapa bokgoni bo phethahetseng ba enjene e phethahetseng ya mocheso e sebetsang pakeng tsa 500 o C le 300 o C ke 26%. Haeba enjene eo re e sebedisang bophelong ba letsatsi le letsatsi e sebetsa pakeng tsa 500 o C le 300 o C, bokgoni bo boholo boo enjene e ka bo fihlellang hangata bo ka ba makhetlo a 0,7 ho feta bokgoni bo loketseng (18,2%).
Mohlala oa potso ea 2:
Enjene ea mocheso e amohela li-Joules tse 600 tsa mocheso (Q) mochesong oa 300 o C, e etsa li-Joules tse 100 tsa mosebetsi (W) 'me e hana 500 J mochesong oa 100 o C. Fumana bokhoni ba 'nete le bokhoni bo botle (bokhoni ba Carnot) ba enjene ena...
Puisano
Mocheso o lokela ho fetoloa ho ea sekaleng sa Kelvin.
T H (mocheso o phahameng) = 300 o C - ‐ ‐ 300 + 273 = 573 K
T L (mocheso o tlase) = 100 o C - ‐ ‐ 100 + 273 = 373 K
Q H = 600 J
Q L = 500 J
Bokgoni ba enjene:
Bokgoni kapa bokgoni bo phethahetseng ba enjene e phethahetseng ya mocheso e sebetsang pakeng tsa 300 o C le 100 o C ke 35%. Bokgoni bo boholo boo enjene e ka bo fihlellang hangata bo ka ba makhetlo a 0,7 ho feta bokgoni bo loketseng = 0,7 x 35% = 24,5% (24,5% x 600 J = 147 J ya mocheso o ka sebediswang ho etsa mosebetsi).
Bokgoni ba 'nete ba enjene ena ke 17% (ke 100 J feela ea mocheso e sebelisoang ho etsa mosebetsi). Ho ntse ho na le hoo e ka bang 147 J – 100 J = 47 J ea mocheso e ka sebelisoang ho etsa mosebetsi. Ho ka ba molemo haeba bokgoni ba enjene ena bo ka eketsoa ho fokotsa tahlehelo eo re e fumanang.
Mohlala oa potso ea 3:
Mochini o amohela li-Joules tse 1000 tsa mocheso 'me o hlahisa li-Joules tse 400 tsa mosebetsi potolohong ka 'ngoe. Mochini ona o sebetsa pakeng tsa 500 o C le 200 o C. Bokhoni ba 'nete le bokhoni bo botle ba mochini ona ke bofe?
Puisano
T H (mocheso o phahameng) = 500 o C - ‐ ‐ 500 + 273 = 773 K
T L (mocheso o tlase) = 200 o C - ‐ ‐ 200 + 273 = 473 K
Q H = 1000 J
Q L = 400 J
Bokgoni ba enjene:
Bokgoni bo botle ba mochini ona ke:
Bokgoni bo botle, bo tsejoang hape e le bokgoni ba Carnot, ke 40%. Bokgoni ba nnete ba enjene ke 60%. Enjene e jwalo ha e yo. Ho ke ke ha kgoneha hore bokgoni ba enjene bo fete bokgoni ba Carnot.
Mohlala oa potso ea 4:
E le hore bokgoni ba enjene ya Carnot bo fihle ho 100% (1), mocheso wa mosi (TL ) o hlokahalang ke ofe?
Puisano
E le hore bokgoni ba enjene e phethahetseng ya mocheso bo fihle ho 100% (mocheso wohle o kentsweng o ka sebediswa ho etsa mosebetsi), mocheso wa mosi (TL ) o lokela ho ba = 0 Kelvin.
Ho fihlella mocheso oa 0 Kelvin ha ho khonehe. Polelo ena ke molao oa boraro oa thermodynamics.
Hobane 0 Kelvin e ke ke ea finyelloa, enjene e phethahetseng ea mocheso e ke ke ea ba le katleho ea 100%. Esita le enjene e phethahetseng ea mocheso e ke ke ea ba le katleho ea 100%, re se re sa bue ka lienjene tsa mocheso tseo re li sebelisang bophelong ba letsatsi le letsatsi.
Kaha enjene ea mocheso e ke ke ea khona ho finyella katleho ea 100%, re ka etsa qeto ea hore ho ke ke ha khoneha hore mocheso oohle o kenang (Q H ) o sebelisoe ho etsa mosebetsi. Ho tlameha hore ebe ho na le mocheso o itseng o lahlehileng (Q L ).
Ho ke ke ha khoneha hore enjene ea mocheso (e sebetsang ka potoloho) e fetole mocheso oohle hore o sebetse (Molao oa bobeli oa thermodynamics - polelo ea Kelvin-Planck).
Mongolo o motenya o ngotsoeng ka mongolo o sekameng ka holimo ke polelo e ikhethang ea molao oa bobeli oa thermodynamics. O bitsoa polelo e khethehileng hobane o sebetsa feela ho lienjene tsa mocheso. Hobane Kelvin le Planck ba o qapile, o boetse o bitsoa polelo ea Kelvin-Planck. Hlokomela boteng ba lentsoe "potoloho" polelong e ka holimo. Potoloho ke ts'ebetso e etsahalang khafetsa. Kahoo, enjene ea mocheso e sebetsa ka ho tsoelang pele. Lentsoe "potoloho" le eketsoa hobane, ha e le hantle, mocheso oohle o ka fetoloa hore e be mosebetsi haeba ts'ebetso e etsahala hanngoe feela.
Molaong oa pele oa thermodynamics, ho hlalositsoe mekhoa e 'maloa ea thermodynamic, ho kenyeletsoa le mekhoa ea isothermal, isobaric, isochoric, le adiabatic. Ts'ebetsong ea isothermal, mocheso oohle o ka fetoloa hore e be mosebetsi (Q = W). Sena se ka etsahala haeba ts'ebetso e etsahala mohatong o le mong feela. Sheba setšoantšo se ka tlase:
Chate ena e bonts'a ts'ebetso ea isothermal (katoloso ea isothermal) e etsahalang ka mohato o le mong. Ts'ebetsong ena, mocheso oohle (Q) o fetoloa mosebetsi (W). Palo ea mosebetsi o entsoeng = sebaka se nang le moriti.
Hore enjene ea mocheso e be molemo, e tlameha ho sebetsa ka ho tsoelang pele (ts'ebetso e tlameha ho etsahala khafetsa, eseng mohatong o le mong). Mohlala, enjene ea mouoane e potolohang. Piston e enjeneng ea mouoane e potolohang e tlameha ho tsamaea ka ho tsoelang pele ho ea ka ho le letona le ka ho le letšehali e le hore lebili le ka potoloha (le ka sebelisoang ho tsamaisa ho hong). Lebili le ke ke la potoloha haeba piston e tsamaea feela ka ho le letona ebe e ema (ts'ebetso e etsahala mohatong o le mong feela). Haeba ts'ebetso e etsahala ka ho pheta-pheta (piston e tsamaea ka ho tsoelang pele ho ea ka ho le letona le ka ho le letšehali), ho ke ke ha khoneha hore mocheso oohle o fetoloe hore o sebetse (polelo ea Kelvin-Planck). Mohlala, ha re nahaneng ka ts'ebetso ea isothermal e bontšitsoeng kerafong e kaholimo.
Kerafo e ka letsohong le letšehali e bontša katoloso ea isothermal (motsu o theohelang tlase) le khatello ea isothermal (motsu o eang holimo). Ts'ebetso ena e etsahala ka ho latellana ka isothermal (ha ho mosebetsi o hlahisoang). Kerafo e ka letsohong le letona e bontša katoloso ea isothermal (motsu o theohelang tlase), khatello ea isobaric (motsu o letšehali), le ts'ebetso ea isochoric (motsu o eang holimo). Ho tsoa lichate tsena tse peli, ho hlakile hore bakeng sa lits'ebetso tse etsahalang ka ho tsoelang pele (potoloho), kamehla ho na le tahlehelo ea mocheso. Sena se lumellana le polelo ea Kelvin-Planck e fetileng.
