Почему чистое изменение энтропии необратимого двигателя положительно?

В двигателе Карно чистое изменение энтропии за цикл равно нулю. Но в необратимом двигателе, работающем между двумя температурами, чистое изменение энтропии за цикл положительно. Как я понял, это означает, что необратимый двигатель имеет тенденцию терять больше тепла при более низкой температуре, чем двигатель Карно. Почему это так?

Не могли бы вы уточнить объяснение

Ответы (3)

Чистое изменение энтропии означает изменение энтропии мира ( мир означает систему плюс окружающую среду). Цикл Карно является обратимым циклом. Для обратимого цикла изменение мировой энтропии равно нулю. Потому что и система, и среда возвращаются в исходное состояние после завершения цикла. Но для необратимого цикла изменение мировой энтропии (чистое изменение энтропии) не равно нулю. Хотя система возвращается в исходное состояние, а среда — нет. Таким образом, чистое изменение энтропии не будет равно нулю и, согласно принципу увеличения энтропии , будет положительным.

Если двигатель работает в цикле, изменение энтропии должно быть равно нулю, поскольку энтропия является функцией состояния. Однако теплота, полученная от горячего резервуара, деленная на температуру горячего резервуара, должна быть меньше, чем теплота, отданная холодному резервуару, деленная на температуру холодного резервуара. Это означает, что чистая энтропия, поступающая в систему во время каждого цикла, отрицательна и равна по величине энтропии, генерируемой в системе во время каждого цикла. Таким образом, чистое изменение энтропии за цикл равно нулю.

Этот ответ немного сбивает с толку, поскольку вы, кажется, говорите, что чистое изменение энтропии равно нулю во время необратимого цикла, что неверно. В качестве альтернативы может показаться, что вы просто повторяете исходный вопрос. Можете ли вы немного расширить свой ответ?
Да, это именно то, что я говорю, и это верно для двигателя и его содержимого, переживающих цикл. Если двигатель и его содержимое возвращаются в исходное состояние после завершения любого цикла (обратимого или необратимого), то его энтропия должна быть такой же, как в начале цикла. Однако изменение энтропии двигателя и его окружения неодинаково и увеличивается с каждым необратимым циклом. Значит, энтропия окружающей среды должна возрастать. Энтропия генерируется внутри системы, но передается в окружающую среду.
Верно. Немного неясно, что вы говорите, что изменение энтропии двигателя равно нулю, в то время как чистая энтропия окружения увеличивается. Я думаю, что ОП спрашивает, почему этого требует необратимость. В частности, ОП задается вопросом, почему это влечет за собой выделение большего количества тепла, чем в цикле Карно.
Это не обязательно означает, что выделяется больше тепла, чем в цикле Карно. Изменение может происходить частично и в части теплопритока цикла. Почему бы вам не провести простой модельный расчет (анализ), в котором участки изотермического расширения и сжатия происходят необратимо при постоянном приложенном давлении, а оставшаяся часть цикла выполняется адиабатически и обратимо, чтобы увидеть, как все это происходит? В любом случае, мы еще не получили ответ от ОП, поэтому мы не знаем, действительно ли на его / ее вопрос уже был дан ответ.
Конечно, я в курсе всего этого. Я думаю, я говорю, что мне кажется, что ОП спрашивает именно об этом (излучаемое тепло больше, что не обязательно), тогда как вы, кажется, ответили на другой вопрос. Но вы правы: ОП не прокомментировал, так что, возможно, мне не следует быть таким настойчивым.
Похоже, у вас есть более чем мимолетный интерес к этому. Собираетесь ли вы попытаться решить эту простую задачу, которую я поставил, или вы хотите, чтобы я конкретизировал ее более точно? Или у вас нет желания ее решать? Я часто обнаруживаю, что могу существенно улучшить свое понимание, решая модельные задачи, которые придумываю сам. Если вы хотите, чтобы я поставил проблему и решил ее сам, я мог бы подумать об этом. Но это было бы менее желательно.

В любом процессе полная энтропия не может уменьшаться. Это второй закон термодинамики. Но все же почему так? Я не могу дать хорошее объяснение. Любая система состоит из атомов, фотонов и т. д., эти частицы движутся, сталкиваются. Движение каждого из них описывается законами механики. Оказывается, у законов механики есть очень интересное свойство: из них можно вывести законы термодинамики. Это очень интересно, потому что на первый взгляд кажется, что у них нет ничего общего!

Значит, энтропия не может уменьшаться. Он может только увеличиваться или оставаться прежним. Это сразу означает, что при обратимом процессе энтропия остается неизменной. (если он увеличивается, мы можем обратить процесс вспять и уменьшить его).

Если в каком-то процессе энтропия возрастает, то этот процесс должен быть необратимым. В противном случае мы бы перевернули его и уменьшили энтропию.

«Обратимый» и «энтропия остается прежней» означают почти одно и то же. Почти. Остается возможность того, что может существовать какой-то процесс, при котором энтропия в этом процессе остается постоянной, но все же необратимой. Я не могу вспомнить пример такого процесса.

В своем вопросе вы упоминаете какой-то необратимый двигатель и спрашиваете, почему увеличивается чистая энтропия. Хм. Это зависит от типа двигателя!

В идеальном двигателе Карно газ контактирует с нагревателем и получает от него энергию, когда и газ, и нагреватель имеют одинаковую температуру. Но чем меньше разница температур, тем медленнее идет процесс передачи энергии. В неидеальном двигателе Карно газ немного холоднее нагревателя. Тепло идет от нагревателя к чуть более холодному газу - и здесь энтропия возрастает. Такая же ситуация и при охлаждении газа охладителем: температура газа должна быть выше температуры охладителя, тепло переходит от газа к охладителю и энтропия увеличивается.

Как может увеличиваться энтропия (я также хочу знать, почему уменьшается КПД двигателя), если существует конечная разница в температуре газа и нагревателя (и охладителя)
Когда небольшое количество тепла Вопрос переносится от тела при температуре Т его энтропия уменьшается на Вопрос / Т . Но такое же количество тепла поступает к более холодному телу, и его энтропия увеличивается на Вопрос / Т 1 . Полная разница положительна, так как Т 1 < Т .
Теперь к вашему вопросу об эффективности. Количество работы, которую двигатель производит за один цикл, представляет собой площадь цикла на PV-диаграмме. Но для не идеального двигателя Карно площадь была бы меньше! Потому что температура (и, следовательно, давление) газа при контакте с нагревателем меньше, чем в идеальном случае, а при контакте газа с охладителем выше, чем в идеальном случае.
Почему чистое изменение энтропии необратимого двигателя положительно?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v