کارایی موتور استرلینگ و قضیه کارنو

از بازده چرخه کارنو کمتر است. اما اگر همه فرآیندها به صورت برگشت پذیر انجام شوند باید با آن برابر باشد.
محاسبات از کتاب درسی گرفتم تنها توضیح من این است که این فرآیند برگشت‌پذیر نیست، اما نمی‌دانم چگونه بدون اینکه ببینم فرآیندهای همدما و ایزوکوریک چگونه انجام می‌شوند، بگویم.
بنابراین سوالات من این است:
آیا این با قضیه کارنو که بازده
η
C
=
1
−
T
1
/
T
2
برای همه موتورهای حرارتی برگشت پذیر بین دو حمام حرارتی یکسان است، تناقض دارد؟
آیا این چرخه برگشت پذیر است؟
آیا راهی وجود دارد که بگوییم یک فرآیند فقط با شکلی مانند شکل بالا برگشت پذیر است یا غیرقابل برگشت؟
هیچ تناقضی وجود ندارد زیرا تجزیه و تحلیل شما فقط شامل اتفاقاتی است که برای ماده گازی در موتور استرلینگ رخ می دهد و یک جزء مهم موتور به نام احیا کننده را نادیده می گیرد. اگر هنگام انجام آنالیز راندمان، احیا کننده به عنوان جزئی از موتور گنجانده نشود، در این صورت دستگاهی نداریم که واجد شرایط کارکرد موتور حرارتی بین دو دما باشد و بنابراین نباید انتظار داشته باشیم که مطابق با کارنو باشد. قضیه همانطور که در نسخه اصلی این پاسخ بیان کردم.
با این حال، اگر به درستی احیاء کننده را در نظر بگیریم، در می یابیم که راندمان موتور همان راندمان کارنو است.
البته کل تحلیل در اینجا یک تحلیل ایده آل است که در آن فرض می کنیم، برای مثال، هیچ اتلاف انرژی به دلیل اصطکاک در اجزای موتور وجود ندارد.
یک موتور استرلینگ پیچیده تر از نمودار P-V است که در بیانیه سوال نشان می دهد. اگر از نظر مفهومی موتور را به ساده ترین شکل آن کاهش دهیم، دو جزء اساسی دارد:
یک ماده کار گازی. این بخشی از موتور است که حالت ترمودینامیکی آن در امتداد منحنی در نمودار P-V حرکت می کند.
یک احیا کننده این قسمت از موتور، انرژی را که ماده گازی در اثر انتقال حرارت در طی فرآیند 2→3 داده می شود جذب و ذخیره می کند و سپس همان انرژی را در طی فرآیند 4→1 به ماده گازی باز می گرداند.
نکته مهم این است که هنگامی که احیا کننده گنجانده می شود، در طی فرآیندهای 2→3 و 4→1، هیچ انتقال حرارت خالص به داخل یا خارج موتور وجود ندارد. انرژی که در طی فرآیند 2←3 با انتقال حرارت از ماده گازی خارج می‌شود، در بازسازی‌کننده ذخیره می‌شود و سپس آن گرما در طی فرآیند 4←1 به ماده عامل بازگردانده می‌شود. در طول این مراحل چرخه هیچ گرمایی بین موتور و محیط اطراف آن منتقل نمی شود.
نتیجه این است که تنها گرمای منتقل شده به موتور به طور کلی در طول 1→2 منتقل می شود. این دستگاه را به عنوان یک موتور حرارتی واجد شرایط می کند (پاسخ قدیمی را در زیر ببینید) و بازده موتور به عنوان نسبت خالص خروجی کار تقسیم بر گرمای ورودی در فرآیند 1 → 2 محاسبه می شود. این بازده کارنو را آنطور که باید به دست می آورد.