Carnot-Zyklus: Was passiert mit der restlichen Energie?

Der Rest der Hitze,$Q_{out}=Q_{in}-W$fließt in die Spüle an$T_0$. Dies ist eine Folge des Entropieprinzips (die Gesamtentropie nimmt nie ab).$Q_{out}$kann nicht kleiner sein als ($Q_{in} -$das errechnete Arbeitspotential). (Es könnte größer sein, in diesem Fall wäre die geleistete Arbeit geringer als das Arbeitspotential.)

Schauen wir uns zuerst die Gleichung an. Wir werden die Gleichung so umschreiben.

In der Grenze wo

Das können wir beobachten

und wann$T_O = T_R$Dann

Was das Verhältnis als eine Art hyperbolischen Phasenfaktor hervorhebt, der die Menge an Arbeit bestimmt, die aus einer Wärmemenge basierend auf dem Temperaturreservoir im Vergleich zu einer gewissen Grundzustandstemperatur extrahiert werden kann.

Wenn wir den Carnot-Zyklus diskutieren, müssen wir das Konzept der Entropie einführen und sehen, dass die Arbeit aus dem System ein Bereich ist, der durch eine Kurve in der TS-Ebene begrenzt ist (die der Einfachheit halber normalerweise als Quadrat dargestellt wird). Diese Situation kann mit der Gleichung für die Arbeit beschrieben werden als:

Diese Gleichung macht deutlich, dass Arbeit nur entzogen werden kann, wenn sich die Entropie ändert, d. h. die Wärmeenergie pro Temperatureinheit, die für Arbeit nicht verfügbar ist. Das Temperaturverhältnis ist also ein Faktor, der uns darüber informiert, wie viel der zugeführten Wärme für die Arbeit nicht verfügbar ist. Was Entropie ist, war viele Jahre lang nicht genau definiert, bis Boltzmann eine mikroskopische Interpretation liefern konnte.

Boltzmann verstand Entropie im Zusammenhang mit der Anzahl der Konfigurationen, in denen sich Atome befinden könnten. Wenn es mehr mögliche Konfigurationen gibt, ist die Entropie hoch. Was in der realen Welt passiert, ist, dass die Anzahl der möglichen Konfigurationen, die mit dem Hintergrund verbunden sind, enorm ist. Während also ein Teil der Wärme in Arbeit umgewandelt wird, wird ein anderer Teil der Wärme von der Umgebung absorbiert, um Energie zu erzeugeneinige der Umgebungskonfigurationen. Es ist im Wesentlichen eine Steuer, die wir zahlen, um nützliche Arbeit zu leisten. Was wirklich passiert, ist, dass das System versucht, ein Gleichgewicht zu erreichen, und tatsächlich erwärmt die Wärme, die nicht für die Arbeit verwendet wird, die Umgebung direkt (und in einem kleinen geschlossenen System würde die Umgebung tatsächlich an Temperatur zunehmen, wir don den Effekt nicht bemerken, weil die Umgebung im Vergleich zu den Systemen, mit denen wir es zu tun haben, so groß ist).