مفاهیم سیکل کارنو

آیا راهی وجود دارد که بگوییم فرآیند فقط با شکل مانند شکل بالا برگشت پذیر است یا برگشت ناپذیر؟هیچ تناقضی وجود ندارد زیرا تجزیه و تحلیل شما فقط شامل آنچه برای ماده فعال گاز در موتور استرلینگ اتفاق می افتد می باشد و از یک عنصر مهم موتور به نام بازسازی کننده غفلت می کند. اگر هنگام انجام تجزیه و تحلیل کارایی ، احیا کننده به عنوان یک جز component موتور در نظر گرفته نشود ، دستگاهی نداریم که واجد شرایط باشد به عنوان یک موتور گرمایی که بین دو دما کار می کند ، و بنابراین نباید انتظار داشته باشیم که آن را مطابق با کارنو نگه دارد. قضیه همانطور که در نسخه اصلی این پاسخ بیان کردم.
با این وجود ، اگر احیا کننده را به درستی در نظر بگیریم ، متوجه می شویم که بازده موتور بهره وری کارنو است.
البته کل تحلیل در اینجا یک تحلیل ایده آل است که برای مثال تصور می کنیم که در اثر اصطکاک در اجزای موتور هیچ تلفات انرژی وجود ندارد.یک موتور تحریک پیچیده تر از آن است که نمودار P-V ترسیم شده در عبارت سوال نشان می دهد. اگر از نظر مفهومی موتور را به ساده ترین شکل تقلیل دهیم ، این موتور شامل دو جز components اساسی است:
یک ماده فعال گازی. این بخشی از موتور است که حالت ترمودینامیکی آن در امتداد منحنی نمودار P-V حرکت می کند.
بازسازی کننده این قسمت از موتور ، انرژی داده شده توسط ماده فعال گاز را با انتقال گرما طی فرآیند 2 → 3 جذب و ذخیره می کند و سپس همان انرژی را در طی فرآیند 4 → 1 به ماده فعال گاز می دهد.
نکته مهم این است که وقتی احیا کننده در آن گنجانده شود ، در طی فرآیندهای 2 → 3 و 4 → 1 هیچ انتقال گرمای خالصی به داخل یا خارج موتور وجود ندارد. انرژی که در طی فرآیند 2 → 3 با انتقال گرما ، ماده فعال گاز را ترک می کند ، در احیا کننده ذخیره می شود و سپس گرما در طی فرآیند 1 4 به ماده کار داده می شود. در طی این پایه های چرخه هیچ گرمی بین موتور و محیط اطراف آن منتقل نمی شود.
از این رو می توان گفت که تنها گرمای منتقل شده به کل موتور در طول 1 1 2 انتقال می یابد. این دستگاه را به عنوان یک موتور حرارتی واجد شرایط می کند (پاسخ قدیمی را در زیر ببینید) و بازده موتور بعنوان نسبت خالص کار خروجی تقسیم بر ورودی گرما در فرآیند 1 2 محاسبه می شود. این کارایی Carnot را آنطور که باید می دهد.

پاسخ اصلی من ادعا کردم که چرخه ترسیم شده نمایانگر عملکرد یک موتور حرارتی بین دو درجه حرارت نیست ، اما من از احیا کننده غافل شدم و معتقدم این همان کاری است که شما به طور ضمنی در محاسبه ای که انجام دادید نیز انجام دادید ، و این نتیجه داد کارایی نادرست
پاسخ اصلی ، بعد مشورت با استادم
هیچ تناقضی وجود ندارد. چرخه استرلینگ که در بالا ترسیم کردید برگشت پذیر است اما بین دو مخزن در دمای ثابت T1 و T2 کار نمی کند. قسمتهای ایزولومتری چرخه در دمای مداوم در حال تغییر کار می کنند (قانون گاز ایده آل را فکر کنید).
ضمیمه قدیمی توجه داشته باشید که در ترمودینامیک ، گفته می شود موتور حرارتی بین (دو مخزن در) دمای T1 و T2 کار می کند (یا کار می کند) به شرطی که تمام گرمای جذب شده یا رها شده در یکی از این دو دما انجام شود.
.برای اعتبار بخشیدن به این تعریف (که اساساً در بیشتر بحثهای مربوط به موتورهای گرمائی که دیده ام ضمنی نیست) ، در اینجا نقل قولی از متن ترمودینامیک فرمی آورده شده است:
در بخش قبل ، ما یک موتور چرخشی برگشت پذیر را توصیف کردیم ، موتور Carnot ، که با جذب مقداری از حرارت Q2 از یک منبع در دمای t2 و تسلیم مقداری از حرارت Q1 به منبع ، مقدار کار L را در هر دوره از چرخه انجام می دهد. در دمای پایین تر t1. خواهیم گفت که چنین موتوری بین دمای t1 و t2 کار می کند.2
همانطور که شما توصیف می کنید چرخه استرلینگ قابل برگشت نیست. انتقال گرما از مخازن حرارتی در امتداد مسیرهای 4-> 1 و 2-> 3 روند برگشت پذیر نیست ، زیرا گرما بین دو جسم در دماهای مختلف منتقل می شود. برای معکوس کردن فرآیند ، شما باید خود به خود گرما را از مخزن سردتر به گرمتر منتقل کنید ، که این امر قانون دوم ترمودینامیک را نقض می کند.