Может ли холодильник производить положительную чистую работу?

Утверждение Клаузиуса второго закона:

« Теплота никогда не может перейти от более холодного тела к более теплому без какого-либо другого связанного с ним изменения, происходящего в то же время » .

Обычно это иллюстрируется способом, подобным диаграмме, обозначенной «(a)» ниже:Текст

Теперь обратите внимание, что в процитированном выше заявлении Клаузиуса он только утверждает, что «какое-то другое изменение» должно происходить одновременно с переходом тепла от холода к удержанию. Он не говорит, что изменение обязательно должно быть положительным сетевым действием на устройстве (т.е. Вт н е т , я н > 0 ). Таким образом, теоретически, если я должен принять приведенное выше утверждение за истину, то, конечно же, должно быть возможно построить устройство (холодильник), как показано на диаграмме выше, помеченное «(b)»?

То есть устройство, которое передает тепло от более холодного тела к более горячему и совершает положительную чистую работу с окружающей средой во время цикла. Это явно кажется неправильным, но мне кажется, что это не нарушает второй закон (как указано выше) и не нарушает первый закон, поскольку у нас все еще есть это Δ U "=" 0 для цикла. Это все правильно? Можно ли создать устройство, работающее по циклу, который передает тепло от холодного источника к горячему и в то же время совершает положительную чистую работу над своим окружением (т.е. Вт н е т , о ты т > 0 )? Мне кажется несколько интуитивным, что это не должно быть возможно. Если это невозможно, то не следует ли обновить утверждение Клаузиуса, чтобы сказать, что «тепло никогда не может перейти от более холодного тела к более теплому без положительного вклада чистой работы в устройство, вызывающее тепловой поток »?

Ответы (2)

То есть устройство, которое передает тепло от более холодного тела к более горячему и совершает положительную чистую работу с окружающей средой во время цикла.

Хотя это утверждение второго закона довольно неточно, описываемое вами устройство (которое я буду называть холодильной машиной) действительно им запрещено.

Мы уже знаем о функционирующих устройствах, которые могут выполнять работу и преобразовывать ее в тепловую энергию, которые мы можем в общем назвать нагревателями. Таким образом, с вашим холодильным двигателем вы можете соединить его с нагревателем в горячем резервуаре, чтобы еще больше увеличить тепло в горячем резервуаре. Тогда вы получите комбинированную систему, которая нарушает утверждение Клаузиуса.

Теперь, поскольку мы знаем, что нагреватели существуют, а по утверждению Клаузиуса комбинированная холодильная машина/нагреватель не может существовать, мы можем заключить, что холодильная машина не может существовать.

Спасибо. Это действительно отличный ответ. Как и тот, что выше. Если бы я мог принять оба, я бы согласился, но ваш более или менее именно то, что мне нужно.

Если вы считаете утверждение Клаузиуса просто тем, что вы цитировали, вы в принципе правы: оно не запрещает прямо положительную работу в холодильнике (что запрещено термодинамикой , какой мы ее знаем сейчас). Но эта версия утверждения, скажем так, неточная или неполная , и, по-видимому, сам Клаузиус был ею недоволен . Проблема в том, что ему не хватает математического описания: что подразумевается под «каким-то другим изменением»?

Дело в том, что должно произойти не «какое-либо другое изменение» (которое, как вы говорите, включает в себя позитивную работу). скорее, это означает, что «это не происходит спонтанно: для того, чтобы процесс состоялся, должно произойти что-то еще».

К сожалению, мне не удалось найти оригинальную версию принципа Клаузиуса. Немецкая википедия утверждает это чуть менее вводящим в заблуждение способом, поскольку «нет изменения состояния, единственным результатом которого является поток тепла от холодного источника к теплому». В этой версии ясно, что дело не в том, что « для осуществления процесса должно произойти что-то еще » — что, по-видимому, указывает на то, что пока «что-то еще» происходит, тепло может течь в этом направлении, — но скорее, что « вам нужно что-то сделать, чтобы процесс состоялся". То "что-то", что вам нужно сделать, есть работа, - как ясно указано в последовательных формулировках 2-го принципа, - для чего сам Клаузиус сыграл фундаментальную роль! И тогда выясняется, что это что-то должно быть работой над вашим сторона , нет любой работы .

Спасибо за отличный ответ! Хорошо, я понимаю, что ты имеешь в виду. Не означает ли это, что утверждение Клаузиуса (в той форме, которую я использовал в своем посте) содержит меньше полезной информации, чем утверждение «Тепло никогда не может перейти от более холодного тела к более теплому без положительного суммарного вклада работы в устройство, происходящего на в то же время », потому что это последнее утверждение указывает точный вид «другого изменения», которое должно произойти. Конечно, более позднее утверждение является более полной формой 2-го закона, учитывая эту дополнительную информацию, которую оно несет? Кроме того, какие последовательные формулировки вы имеете в виду? Заявление Кельвина?
Да, последнее является более полным утверждением — это не означает, что Клаузиус неправ, но вы должны быть осторожны в понимании того, что оно на самом деле означает. И да, я имел в виду утверждение Кельвина и несколько других, которые вы можете найти здесь: en.wikipedia.org/wiki/Second_law_of_thermodynamics .
Да, хорошо, я согласен с вами в том, что это не означает, что утверждение Клаузиуса неверно, просто частично неполно, потому что оно ничего не говорит о справедливости существования «холодильника, производящего положительное количество чистой работы » . Можно ли тогда создать такой холодильник? Если такой холодильник возможен, то мое исправленное утверждение Клаузиуса («Тепло никогда не может перейти от более холодного тела к более теплому без одновременного положительного вклада чистой работы в устройство») совершенно неверно. Если такой холодильник невозможен, то мое исправленное утверждение будет верным.
Это плохой ответ (+1). Я сделал пару мелких правок.
@ Герт Я прав, думая, что «холодильник, производящий положительное количество полезной работы», невозможен и что более «информационная» версия второго закона будет состоять в том, что «Тепло никогда не может переходить от более холодного к более теплому? тела без положительного ненулевого чистого ввода работы в устройство, происходящего при этом "?
@SalahTheGoat Меня этому учили, ха-ха! Холодильник, также известный как тепловой насос, требует положительного ВХОДА механической энергии для перекачки тепла от холодного стока (например, внутри холодильника) к горячему стоку (за раковиной).
И в этом есть смысл: тепловые машины (например, паровые или внутреннего сгорания) переносят тепло от горячего к холодному, а затем производят мех. работа. Это полная противоположность тепловому насосу!
@Gert Хорошо, большое спасибо за помощь. Я очень ценю это. Хорошо, поэтому я буду придерживаться пересмотренного утверждения второго закона, которое гласит: «Тепло никогда не может перейти от более холодного тела к более теплому без положительного ненулевого вклада чистой работы в устройство, происходящего в то же время » .
Может ли холодильник производить положительную чистую работу?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v