34297 IMG$38

n» l ioplo i odwrotnie. Różnica ta nio wynika zresztą z pierwszej zasady termodynamiki i w niczym jej nie narusza.

Mianowicie, pracę L można całkowicie zamienić na ciepło Q według równoważnika cieplnego tak, że

AL = Q

lub używając równania wielkościowego

i = q

Natomiast ażeby ciepło zamienić na pracę, muszą istnieć nie tylko odpowiednie warunki, ale również nie można zamienić ciepła całkowicie na pracę. Część doprowadzonego ciepła nie zostanie zamieniona na pracę.

A więc, chcąc z ciepła Q otrzymać równą pracę L należy doprowadzić więcej ciepła niż to odpowiada równoważnikowi cieplnemu L = Q, mianowicie Qi = Q -f- Q₂, przy czym Q₂ jest ciepłem nie zamienionym na. pracę.

Bilans cieplny zjawiska, zgodnie z pierwszą zasadą termodynamiki, zamknie się, ale pierwsze prawo termodynamiki musi być uzupełnione przez prawo, że ciepło nie zawsze może być zamienione na pracę, a jeżeli jest zamieniane, to nie nastąpi zamiana całkowita, lecz częściowa

Qi — Q+Qg fa L-ł-Q₂

Stwierdziwszy to zjawisko, Carnot (1824), a po nim szereg fizyków, sformułowało je w postaci tzw. drugiej zasady termodynamiki, która głosi, że aby‘ciepło zamienić na pracę za pomocą czynnika poddanego okresowym przemianom zamkniętym, muszą istnieć dwa źródła ciepła o różnych temperaturach. Ciepło odbierane przez ciało pośredniczące, więc gaz lub parę, ze źródła ciepła o temperaturze wyższej (grzejnicy) częściowo tylko zamienia się na pracę, resztę ciało pośredniczące musi oddać źródłu o temperaturze niższej (chłodnicy).

Zamiana ciepła na pracę przy jednym tylko źródle ciepła, bez oddawania części ciepła źródłu drugiemu, byłaby sprzeczna z drugim prawem termodynamiki i stanowiłaby tzw. perpetuum mobile drugiego r od za juL >

Wskutek tego, że do układu przetwarzającego ciepło na pracę czyli do silnika należy doprowadzić więcej ciepła, niż żądana ilość pracy, gdyż — jak to wynika z drugiej zasady termodynamiki — część ciepła przejdzie przez silnik bez zamiany na pracę, silnik cieplny będzie miał zawsze sprawność mniejszą od jedności.

Ponieważ Q + Q_t — Q_l( a L g Q, więc sprawność silnika

[IV,7]

i _ g b m Qt~Q»

Wiadomo Już g poprzednich rozważań o obiegu Carnota, że najwyższą

| Q+Q* | Q_t pny czym | < 1, bo L < Q,.

■

sprawność dla danych warunków fizycznych ukłudu można uzyskać w silniku odwracalnym, więc w silniku Carnota, dla którego sprawność

[IV,81

L Q,-Q_s_ Ti-T, ^V= Qi “ Qi    T_t

gdzie: Ti i T₂ oznaczają temperatury grzejnicy, z której czerpane jest ciepło, i chłodnicy,' której oddaje się ciepło nie zamienione w silniku na pracę.

Z ostatniego równania

Q i Qz	Ti-T*
Qi	Wł
4 @2	1 n
Qi	Ti

wynika, że

a wprowadzając różne znaku algebraiczne na ciepło doprowadzane i odprowadzane | silnika otrzymuje się dla silnika Carnota równanie które może być uznane jako drugie prawo termodynamiki w zastosowaniu do obiegu Carnota.

29. Całka Clausiusa. Jeżeli wziąć pod uwagę nie obieg Carnota, ale dowolny inny obieg odwracalny, np. obieg ABCD na rys. 28, to podzieliwszy ten obieg siecią adiabat, przesuniętych względem siebie o nie-

Rys. 28-EIementarne obiegi Carnota

skończenie małą odległość, można go rozbić na elementarne obiegi Carnota, ograniczone dwiema adiabatami i dwiema izotermami, gdyż wobec nieskończenie małych odległości od siebie adiabat, można dla każdego elementarnego obiegu traktować doprowadzanie i odprowadzanie ciepła jako izotermiczne. Wobec tego ostatnie równanie przybierze postać dla

#7