كتب axioms
اذا لم تجد ما تبحث عنه يمكنك استخدام كلمات أكثر دقة.
بديهيات (معلومة)
الحركة الدائمة للنوع الثاني
قبل نشاة القانون الثاني كان الكثير من الناس مهتمين في إنشاء آله ذو حركة دائمة حاولوا التحايل على القانون الأول عن طريق إخراج طاقة داخلية كبيرة من البيئة كمصدر طاقة للآلة. هذه الآله كانت ستسمى بالآله دائمة الحركة من النوع الثاني ولكن القانون الثاني أفشل ذلك.
نظرية كارنو
نظرية كارنو 1824 هي مبدأ يوضح أن هناك حد لأقصى كفاءة يمكن استخراجها من أي محرك. تعتمد هذه الكفاءة على فرق درجات الحرارة بين الخزان الحراري الساخن والبارد.
نظرية كارنو تنص على:
- جميع المحركات الحرارية غير الانعكاسية التي تعمل بين خزانين حرارين تكون أقل كفاءة من محرك كارنو يعمل بين نفس الخزانين.
- جميع المحركات الحرارية الانعكاسية التي تعمل بين خزانين حرارين لها نفس مفاءة محرك كارنو الذي يعمل بين نفس الخزانين.
في نموذجه المثالي: فإنه يمكن استرجاع الحرارة المتحولة غلى شغل عن طريق عكس حركة الدورة والذي يعرف بمدأ الانعكاسية. افترض كارنو أيضا أن بعض الحرارة تفقد ولا تتحول إلى شغل لذلك ليس هناك محرك حقيقي يستطيع العمل على نظرية كارنو الانعكاسية ومن المفترض أن يكون كفاءته أقل من كفاءة كارنو.
تباين كلازيوس
تنص نظرية كلازيوس 1854 على أنه في عملية دورية يكون:
علامة التساوي توضع في حالة العملية الانعكاسية اما علامة ">" توضع في العملية غير الانعكاسية. تستخدم الحالة الانعكاسية لتقديم دالة الإنتروبي. هذا يكون بسبب أن في العمليات الدورية يكون الاختلاف في دالة الحالة يكون صفر.
درجة حرارة الديناميكا الحرارية
لأى محرك حراري، تكون الكفاءة:
حيث
Wn هو الشغل الصافي للدورة.
.لذلك الكفاءة تعتمد على qC/qH.
تنص دورة كارنو على أنه كل المحركات الانعكاسية التي تعمل بين نفس الخزانات الحرارى ة لها نفس الكفاءة. لذلك أي محرك انعكاسي يعمل بين T1 و T2 يكون له نفس الكفاءة لذلك يمكن القول أن الكفاءة هي دالة في درجات الحرارة فقط
بالإضافة لذلك فإن، محرك حراري انعكاسي يعمل بين T1 و T3 يجب أن يكون له نفس الكفاءة لمحرك يتكون من دورتين إحداهما تعمل بين درجتين T1 و T2 والأخرى تعمل بين T2 و T3.
الآن نعتبر ان درجة الحرارة T1 هي درجة حرارة مرجعية ثابتة، درجة الحرارة الثالثة هي للماء. لذلك لأي درجات حرارة T2 و T3:
- لذلك إذا تم تعريف درجة حرارة الديناميكا الحرارية على انها:
- لذلك الدالة f والتي تكون دالة في درجات الحرارة تكون:
ودرجة الحرارة المرجعية T1 سيكون لها قيمة مقدراها 273.16 (يمكن استخدام أي درجة حرارة أخرى لها قيمة موجبة).
الإنتروبيا
طبقا لمساواة كلازيوس، لأى عملية انعكاسية:
هذا يعني ان التكامل الخطي لا يعتمد على المسار.
لذلك يمكننا تعريف الإنتروبي التي تساوي:
يمكننا الحصول على القيمة المطلقة عن طريق إجراء التكامل للمعادلة السابقة. نحتاج إلى القانون الثالث للديناميكا الحرارية الذي ينص على أن S=0 عند الصفر المطلق.
لأي عملية غير انعكاسية، منذ ان الإنتروبي هي دالة حالة، يمكننا الربط بين الحالة الابتدائية والنهائية بعملية انعكاسية تخيلية وإجراء التكامل على المسار لحساب الفرق في الإنتروبي.
الآن نعكس العملية الانعكاسية ونجمعها مع العملية الغير انعكاسية. وبتطبيق مبدأ عدم التساوي لكلازيوس على هذه الدورة:
لذلك: حيث التساوي يظهر عندما تكون العملية انعكاسية
إذا كانت العملية اديباتيكية فإن:
لذلك تكون .
