Теорема Карно

[Freeman-des]

А в чем принципиальная необходимость работать именно с одним холодильником и нагревателем? Ведь цикл все равно идеализированный

[DimaM]

Freeman-des в сообщении #1500610 писал(а):

А в чем принципиальная необходимость работать именно с одним холодильником и нагревателем? Ведь цикл все равно идеализированный

Бесконечно много нагревателей и холодильников, каждый из которых передает бесконечно малое количество теплоты - это уже следующий уровень идеализации
Какие-то рассуждения в этом случае проводить крайне затруднительно.

[realeugene]

Freeman-des в сообщении #1500610 писал(а):

А в чем принципиальная необходимость работать именно с одним холодильником и нагревателем?

Это внешние условия для теоремы. Рассматривается один горячий и один холодный тепловой резервуар и считается предельный КПД использующей тепло горячего резервуара тепловой машины. При этом предполагается, что после совершения цикла ничего в мире не меняется кроме перекачки тепла и совершения работы, в том числе, холодильник и нагреватель настолько большие, что их температура остаётся постоянной. И второе начало термодинамики для такого упрощённого случая с двумя резервуарами формулируется как невозможность передать тепло от холодного резервуара к горячему без затрат механической энергии.

Исторически это был экспериментальный факт, выведенный из множества неудачных попыток создать вечный двигатель второго рода. В более сложных случаях в термодинамике исходят из иной формулировки второго начала: энтропия замкнутой системы не понижается. Это почти точное утверждение, которое выводимо теоретически в рамках статистической физики. Но если вы не разобрались с цикром Карно, вам рано углубляться в теорфизику.

[Freeman-des]

Спасибо за ответы! Буду обдумывать всю эту информацию.

[Freeman-des]

Цитата:

В общем-то лучше начать с того, что теплота - это энергия, переданная (или отнятая) у тела путем совершения работы над отдельными его частицами или излучением. А дальше, да, можно определять теплообмен.

Хочется на секунду отвлечься от цикла Карно и еще раз поговорить про определение теплообмена.

Я понимаю ваше определение, но у него есть одна проблема, на мой взгляд. Это определение выходит за рамки термодинамики, ведь термодинамика ничего "не знает" про строение вещества. Мы получаем смешение двух физических моделей. Каким бы нелепым не было определение, приведенное мной и растиражированное в учебниках, все-таки оно держится в рамках термодинамики.

[druggist]

DimaM в сообщении #1500604 писал(а):

Потому что изобары и изохоры с одним нагревателем и одним холодильником обратить не получится. Нужно, чтоб во время передачи тепла температуры нагревателя/холодильника и рабочего тела не различались.

Я встречал(Румер, Рывкин) формулировку теоремы Карно в виде:

Цитата:

КПД цикла Карно больше, чем КПД любого равновесного цикла (отличного от цикла Карно), у которого максимальная температура нагревателя и минимальная температура холодильника равны соответственно температуре нагревателя и холодильника цикла Карно

Равновесный процесс и обратимый -это одно и то же (точки на кривой в координатах PV или TS отождествляются с равновесными состояниями). То есть, говорить, что цикл Карно это обратимый цикл, а все другие циклы, т.е., замкнутые кривые, нарисованные в координатах PV(TS) - нет, на мой взгляд, неправильно.

Freeman-des в сообщении #1500661 писал(а):

Каким бы нелепым не было определение, приведенное мной и растиражированное в учебниках, все-таки оно держится в рамках термодинамики.

Скорее, в рамках теории "теплорода", решительно отвергнутой тт. Ломоносовым и Лавуазье

[Emergency]

druggist в сообщении #1500667 писал(а):

Скорее, в рамках теории "теплорода", решительно отвергнутой тт. Ломоносовым и Лавуазье

Тем не менее все формулы термодинамики были выведены в рамках теории теплорода и с тех пор не изменились.
С другой стороны, в качестве нагревателя можно использовать холодный светодиод. Это за пределами теплорода, но и за пределами термодинамики - теплота передается от холодного предмета горячему.

[Freeman-des]

Цитата:

Скорее, в рамках теории "теплорода", решительно отвергнутой тт. Ломоносовым и Лавуазье

Вы сомневаетесь, что термодинамика как теория не подразумевает рассмотрения молекулярного строения вещества?

-- 13.01.2021, 18:23 --

Цитата:

КПД цикла Карно больше, чем КПД любого равновесного цикла (отличного от цикла Карно), у которого максимальная температура нагревателя и минимальная температура холодильника равны соответственно температуре нагревателя и холодильника цикла Карно

Интересно доказательство этого. Доказательство того, что КПД обратимого цикла с одним нагревателем и одним холодильником является максимальным по сравнению с двигателями, которые тоже имеют один холодильник и один нагреватель, есть и в этой теме, есть в учебниках.

[Pphantom]

В общем-то стоит иметь в виду, что второе начало термодинамики потому так и называется, что в рамках именно термодинамики не выводится и является аксиомой. Нужно либо статфизическое обоснование, либо постулирование второго начала как следствия экспериментальных данных, либо постулирование какого-то другого утверждения, следствием которого будет второе начало в той или иной формулировке (возможно, кажущегося более очевидным, чем само второе начало). В теме действительно перебрали уже все три варианта, ничего другого не найдется.

[warlock66613]

(Оффтоп)

Pphantom в сообщении #1500676 писал(а):

Нужно либо статфизическое обоснование

Которое всё равно сводится к следствию экспериментальных данных :-) Хотя, конечно, на более глубоком уровне.

[Pphantom]

warlock66613 в сообщении #1500678 писал(а):

Которое всё равно сводится к следствию экспериментальных данных Хотя, конечно, на более глубоком уровне.

Ну рано или поздно к ним все сводится.

[druggist]

Pphantom в сообщении #1500679 писал(а):

Ну рано или поздно к ним все сводится.

Помню не единожды слышанное на лекциях и семинарах утверждение "Любой факт теоретически нагружен":)

[realeugene]

(Оффтоп)

warlock66613 в сообщении #1500678 писал(а):

Которое всё равно сводится к следствию экспериментальных данных Хотя, конечно, на более глубоком уровне.

Вся физика - следствие экспериментальных данных.

[Freeman-des]

В школьных учебниках объясняют вид цикла Карно следующим образом: эффективность машины будет максимальна, если в ее цикле не будет процессов, в которых тепло идет на увеличение внутренней энергии рабочего тела (соответственно, эта часть теплоты не будет перетекать от нагревателя к холодильнику без совершения полезной работы).

Насколько далеко это объяснение от истины? Ведь, как я понял из ваших сообщений, КПД машины Карно максимален потому что:
1. Это обратимая машина.
2. Максимальность КПД цикла Карно на фоне других обратимых циклов можно доказать на диаграмме T-S.

Для меня не очевидна связь этих двух пунктов с объяснениями из школьных учебников.

[realeugene]

Freeman-des в сообщении #1500740 писал(а):

В школьных учебниках объясняют вид цикла Карно следующим образом: эффективность машины будет максимальна, если в ее цикле не будет процессов, в которых тепло идет на увеличение внутренней энергии рабочего тела

Очень странное утверждение. Пожалуйста, сообщите, в каком именно школьном учебнике и где в нём вы это прочитали?