關于熱機的效率不可能等于1,熱機的效率這個問題好多同事還不曉得熱機的效率不可能等于1,明天小六來為你們解答以上的問題,如今讓我們一上去瞧瞧吧!
1、熱力學定理的發覺與提升熱機效率的研究有密切關系。
2、蒸汽機似乎在18世紀就已發明,但它從初創到廣泛應用,經歷了漫長的年月,1765年和1782年,瓦特兩次改進蒸氣機的設計,使蒸氣機的應用得到了很大發展,而且效率仍不高。
3、如何進一步提升機器的效率就成了當時工程師和科學家共同關心的問題。
4、【研究歷史】法國物理家和工程學家薩迪·卡諾的兒子拉札爾·卡諾(LazreNico-las,1753—1823)率先研究了這類問題,在他的專著中討論了各類機械的效率,尖刻地提出這樣一個觀念:設計低劣的機器常常有“丟失”或“浪費”。
5、當時,在水力學中有一條卡諾原理,就是拉札爾·卡諾提出的,說的是效率最大的條件是傳送動力時不出現震動和紊流,這實際上反映了能量守恒的普遍規律。
6、他的研究對他的妻子有深刻影響。
7、熱機效率1824年薩迪·卡諾發表了知名論文《關于火的動力及易于發展這一動力的機器的思索》,提出了在熱機理論中有重要地位的卡諾定律,這個定律后來成了熱力學第二定理的先導。
8、他寫道①:“為了以最普遍的方式來考慮熱形成運動的原理,就必須拋開任何的機構或任何特殊的工作物質來進行考慮,就必須除了完善蒸氣機原理,并且要構建所有假想的熱機的原理,不論在這些熱機里用的是哪些工作物質,也不論以哪些方式來運轉它們。
9、”卡諾取最普遍的方式進行研究的方式,充分彰顯了熱力學的真諦。
10、他拋開一切次要誘因,徑直選定一個理想循環,由此構建熱量和其轉移過程中所作功之間的理論聯系。
11、【效率數值】蒸汽機百分之4~百分之8蒸氣輪機百分之25~百分之30煤氣輪機百分之50~百分之60柴油機百分之26~百分之45汽油機百分之34~百分之45噴氣底盤百分之50~百分之60【彈性流體】然后他構想有一種彈性流體,譬如大氣,封閉在裝有活動擱板或活塞cd的圓錐形容器abcd中。
12、“1.將A與容器abcd中的空氣或與容器之壁接觸,假定此壁是熱質的良導體。
13、由于這一接觸,空氣得到與A相同的水溫。
14、cd為活塞所處的位置。
15、“2.活塞逐步上升,直到取得ef的位置。
16、保持空氣與A接觸,因而在空氣稀釋的過程中氣溫保持恒定,物體A提供了保持恒溫所需的熱質。
17、“3.移開物體A,空氣不再與任何還能提供熱質的物體接觸,但活塞仍繼續聯通,從位置ef達到位置gh,空氣未獲任何熱質而稀釋,它的濕度升高了。
18、假設增長到和物體B的氣溫相等,這時活塞停止運動,占有位置gh。
19、“4.將空氣與物體B接觸,活塞壓縮空氣由位置gh回復到cd。
20、但因為仍與B接觸,空氣保持恒溫,并將熱質交給物體B。
21、“5.移開物體B,繼續壓縮空氣。
22、由于空氣這時已被隔絕,體溫上升。
23、壓縮仍然繼續到空氣達到A的濕度。
24、活塞在此期間從位置cd到了位置ik。
25、“6.空氣再與A接觸,活塞從位置ik回到位置ef,體溫保持不變。
26、“7.再重新進行(3)中的步驟,之后陸續經4、5、6、3、4、5、6、3、4、5……。
27、”【理想循環】卡諾選定的理想循環是由兩個等溫過程和兩個絕熱過程組成的;等溫膨脹時放熱,等溫壓縮時吸熱,空氣經過一個循環,可以對外作功。
28、卡諾由這個循環出發,提出了一個普遍的命題:“熱的動力與用于實現動力的工作物質無關;動力的量惟一地取決于熱質在其間轉移的兩物體的體溫。
29、”卡諾依據熱質守恒的假定和永動機不可能實現的經驗總結,經過邏輯推理熱機的效率不可能等于1,證明他的理想循環獲得了最高的效率。
30、他寫道:“如果有任何一種使用熱的方式,優于我們所使用的,即如有可能用任何一種過程,使熱質比上述操作次序形成更多的動力,那就有可能使動力的一部份轉化于使熱質從物體B送回到物體A,即從冷凝器回到熱源,于是就可以使狀態復原,重新開始第一道操作及其后的步驟,這就除了引起了永恒運動,甚至還可以無限地創造出動力而不消耗熱質或任何其他工作物質。
31、這樣的創造與公認的思想,與熱學定理以及與正常的數學學完全矛盾,因此是不可取的。
32、所以由此可得推論:用蒸氣獲得的最大動力也是用任何其他手段得到的最大動力。
33、”這就是卡諾定律的最初敘述。
34、用現代詞匯來講就是:熱機必須工作在兩個熱源之間,熱機的效率僅僅決定于兩個熱源的氣溫差,而與工作物質無關,在兩個固定熱源之間工作的所有熱機,以可逆機效率最高。
35、不過,因為卡諾篤信熱質說,他的推論包含有不正確的成分。
36、例如:他將蒸氣機比擬為水輪機,熱質比擬為流水,熱質從低溫流向高溫,總數不變。
37、他寫道:“我們可以足夠準確地把熱的動力比之于大瀑布。
38、瀑布的動力取決于其高度和液體的量;而熱的動力則取決于所用熱質的量以及熱質的‘下落高度’,即交換熱質的兩物體之間的氣溫差。
39、”卡諾就這樣把熱質的轉移和機械功聯系了上去。
40、由于他缺少熱功轉化的思想,因而,對于熱力學第二定理,“他差不多早已探究到問題的積淀。
41、阻礙他完全解決這個問題的,并不是事實材料的不足,而只是一個先入為主的錯誤理論。
42、”(恩格斯:《自然辨證法》)卡諾在1832年6月先得了肺炎和顳葉炎8月24日又患流行性瘧疾病逝,年僅36歲。
43、上節所述的他遺留下的原稿表明他后來也轉向了熱的唯動說,并預言了熱功之間的當量關系和熱的分子運動論。
44、可惜,原稿直到1878年才發表,因此對電學的發展沒有起到應有的作用。
本文分享完畢,希望對你們有所幫助。