Was ist so besonders an Q (Wärme) und nicht besonders an "X (irgendeine andere Energieübertragung)" in Nicht-Wärmekraftmaschinen?

Ich verstehe die Bolzmann-Definition der Entropie gut genug, aber ich kämpfe immer wieder damit, die Entropie zu verstehen S und seine Beziehung zu Wärme und Effizienz in der klassischen (nicht statistischen) Thermodynamik.

Wie Carnot sagte, hängt die Effizienz von Wärmekraftmaschinen nur von der Temperaturdifferenz ihrer heißen und kalten Senken ab. Das ist:

η = 1 − T C / T H

" Nun, was ist eine große Sache " - habe ich mich immer gefragt. „*Es gibt viele Differenziale in anderen Motoren wie:

  1. Höhenunterschied im Wasserrad
  2. Druckunterschied in .... einigen Motoren
  3. Windgeschwindigkeits-"Differential" in Windmühlen (Betzsches Gesetz)

Ich meine warum S wurde nicht zuerst für ein Wasserrad erfunden? Warum die Thermodynamik richtungsweisend ist S Entdeckung?

* „Aber kürzlich habe ich das verstanden

  1. Für viele Motoren gibt es keine bekannte theoretische Effizienzgrenze, daher weiß niemand, wovon diese mögliche Grenze abhängt: Konstruktion oder physikalische Einschränkung.
  2. Es muss Motoreneffizienz geben, deren Design vom Design und nicht von irgendeiner physikalischen Einschränkung abhängt. Beispiele?
  3. Auch wenn es für einige Motoren konstruktionsunabhängig eine theoretische Wirkungsgradgrenze gibt , lässt sich daraus keine Entropie ableiten.

Das führt also zu dem Schluss, dass " Wärme etwas Besonderes ist (Energie, die durch Temperaturunterschiede transportiert wird)" ... Ich weiß, es ist albern, dies herauszufinden, wenn es in jedem Buch steht, aber ich bin ziemlich dumm in diesen Angelegenheiten.

Nun die Frage: Für den Carnot-Fall gilt:

Wenn Q fällt ab T H Zu T C nur W = Q ( 1 − T C / T H ) Menge kann als Arbeit extrahiert werden. Warum ist dies bei keinem anderen Motor (aber ohne Wärmeübertragung) und deren Differenz (Druck, Geschwindigkeit, Spannung usw.) der Fall?

Beispiel: Let X Joule Energie "fallen" von einem hohen Niveau ab L H auf niedrigem Niveau L l durch ein Wasserrad gehen. Dann, soweit ich weiß, gibt es so etwas (und jede andere Art) nicht als W = X ( 1 − L l / L H ) . Warum? Gibt es eine Möglichkeit für Blinde (wie mich), zu sehen, was an Q SO BESONDERS ist und an X nichts Besonderes (im Wasserrad-Beispiel).

Beseitigen Sie alle von Ihnen beschriebenen "Motoren", die nicht in einem Zyklus arbeiten. Die Carnot-Grenzeffizienz gilt nur für Motoren, die in einem Zyklus arbeiten.
Was meinst du mit " Q fällt ab T H Zu T C “? Der Q in Ihrer Gleichung ist die im Zyklus hinzugefügte Bruttowärme. Für den Carnot-Kreisprozess ist das die bei der reversiblen isothermen Expansion zugeführte Wärme T H .
Dops sollten in Anführungszeichen stehen. So dachte Carnot über das „Tropfen“ von Wärme, genau wie „Wassertropfen von einer Ebene auf eine niedrigere Ebene“. Ich habe den gleichen Wortlaut verwendet, um zwei Beispiele (Wasserrad und Wärmekraftmaschine) zu verbinden.

Antworten (1)

Warum wurde S nicht zuerst für ein Wasserrad erfunden?

Ihre Frage geht ins Herz der Thermodynamik und hat mit mikroskopischer Irreversibilität zu tun . Die klassische Mechanik ist reversibel, und große makroskopische mechanische Systeme, deren Leistung nicht unmittelbar oder merklich vom molekularen Zustand beeinflusst wird, wie zum Beispiel ein Wasserrad, sind praktisch reversibel, das heißt, ihre Entropie ist Null: Sie tun es X viel Arbeit, um das Rad um einen bestimmten Betrag zu drehen, gibt es diese Arbeit an Sie zurück, wenn Sie die Bewegung umkehren.

Wenn der mikroskopische Zustand durch den Prozess beeinflusst wird, ist es nicht möglich, ihn umzukehren. Wenn Dampf einen reversiblen Carnot-Zyklus durchläuft, ausgehend vom Zustand A und später im gleichen Zustand endend, wurde der makroskopische Zustand (dh Druck und Temperatur) wiederhergestellt, aber der innere Zustand nicht . Tatsächlich kann es nicht wiederhergestellt werden, da dies erfordern würde, dass wir jedes Molekül an seine ursprüngliche Position und Geschwindigkeit bringen. Diese mikroskopische Irreversibilität ist der Ursprung von Entropie und Wärme.

Um mehr Einblicke in die Entropie zu erhalten, muss man tiefer in die statistische Thermodynamik einsteigen und sich von der klassischen Thermodynamik und den Zyklen entfernen.

Danke, aber Clausius hatte keinen Einblick in die statistische Thermodynamik (naja, abgesehen von seinem Desgregationsbegriff), hat aber trotzdem geliefert S . Ich weiß, was Bolzmann-Entropie bedeutet (Anzahl der Mikrozustände gegeben Makrozustand), ich fühle, wie es von ihm abgeleitet wurde, aber Clausius S geht mir einfach durch den Kopf, ohne irgendwelche Saiten meiner Seele anzuschlagen. :) Ich verstehe einfach nicht, was Calusius bedeutet S .
Wir können, wie es Clausius und der Rest der klassischen Thermodynamiker taten, aus makroskopischen Überlegungen auf die Existenz von Entropie schließen . Ihm eine physische Bedeutung zu geben, ist schwieriger. Wir können eine nicht-statistische Interpretation anbieten: Entropie ist ein Pfeil, der ein isoliertes System in Richtung Gleichgewicht zeigt, niemals davon weg . Dennoch könnte man argumentieren, dass dies nur sagt, wozu Entropie gut ist, nicht was Entropie ist .
Was ist so besonders an Q (Wärme) und nicht besonders an "X (irgendeine andere Energieübertragung)" in Nicht-Wärmekraftmaschinen?
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