6.3
Temperatura termodynamiczna
6.4
Nierówność Clausiusa
6.5 Makroskopowa definicja entropii oraz zasada wzrostu
entropii
6.6
Entropia dla czystej substancji
6.7
Entropia dla gazu doskonałego
6.8
Cykl Carnota
6.9
Energia dostępna i niedostępna
6.10
II zasada termodynamiki dla układu otwartego
Reinhard Kulessa
1
Załóżmy, że mamy do dyspozycji dwie dwie odwracalne
maszyny cieplne pracujące cyklicznie:
T
2
T
2
Q
2A
Q
2B
W
B
W
A
Q
1A
Q
1B
T
1
T
1
t
cyklicznej maszyny cieplnej jest
zdefiniowana następująco:
Reinhard Kulessa
2
Wydajność cieplna
t
= =
uzyskana praca
zużyte ciepło
.
(6.2)
W rozważanym przypadku będzie to:
η
t
=
W
(6.3)
Q
2
Cykle A i B mogą być skonstruowane różnie. Załóżmy, że
wydajność cyklu A jest większa od wydajności cyklu B, oraz że
Q
2A
= Q
2B
Wtedy
W
A
> W
B
i Q
1A
< Q
1B.
Ponieważ obydwie maszyny są odwracalne, maszynę B można
odwrócić i połączyć z maszyną A. Uzyskujemy wtedy sytuację
jaka jest przedstawiona na następnym rysunku.
Reinhard Kulessa
3
energia użyteczna
energia włożona
T
2
T
2
T
2
Q
2A
Q
2B
W
A
+
W
B
=
W
A
-W
B
Q
1A
Q
1B
Q
1B
–
Q
1
A
T
1
T
1
T
1
Widzimy, że otrzymalibyśmy cykl, w którym
W
A
-W
B
= Q
1B
– Q1A,
jednak narusza sformułowanie
Kelvina-Plancka II zasady termodynamiki . Czyli założenie, że
A
>
B
było niesłuszne.
Reinhard Kulessa
4
Można więc stwierdzić, że
:„wszystkie odwracalne maszyny
cieplne pracujące pomiędzy tymi samymi temperaturami, mają
tą samą wydajność”.
η
=
W
=
Q
2
−
Q
1
=
1
−
Q
1
(6.4)
t
Q
Q
Q
2
2
2
Możemy również wyciągnąć wniosek, że Q
1
/Q
2
jest funkcją tych
temperatur. Mielibyśmy więc zależność:
Q
=
1
f
(
T
,
T
)
(6.5)
1
2
Q
2
Można pokazać, że,
Q
F
(
T
)
1
=
1
(6.6)
Q
F
(
T
)
2
2
Gdzie F jest pewną nową funkcją.
Reinhard Kulessa
5