Почему двигатель Карно самый эффективный?

Похоже, что единственным условием, используемым для доказательства того, что двигатель Карно является наиболее эффективным, является его обратимость. В частности, двигатель Карно может работать в обратном направлении как холодильник. Кроме того, утверждается, что все реверсивные двигатели будут иметь одинаковый КПД.

Однако разве любой замкнутый контур на диаграмме PV не является обратимым? Стрелки можно просто нарисовать в обратном порядке, чтобы получился холодильник. Если любой замкнутый контур обратим, то почему конкретный двигатель Карно (конкретный контур) имеет наивысший КПД?

Может быть полезна следующая ссылка: youtube.com/watch?v=2RvgpN0tkrU .

Ответы (3)

Однако разве любой замкнутый контур на диаграмме PV не является обратимым? Стрелки можно просто нарисовать в обратном порядке, чтобы получился холодильник. Если любой замкнутый контур обратим, то почему конкретный двигатель Карно (конкретный контур) имеет наивысший КПД?

Именно этот вопрос я задавал себе десять лет назад :-) Проблема в том, что часто студенты не понимают всего утверждения: двигатель Карно работает между двумя температурами (источниками тепла). Любой круг на PV-плоскости обратим, если у вас много источников тепла. В случае многих источников тепла вы также можете знать, что вы не говорите об эффективности двигателя, а говорите о равенстве Клаузиуса:

я Вопрос я Т я "=" 0.
Обратите внимание, что Т я это температура я источника тепла (это очень важный момент, который часто упускают!), который равен температурам системы, когда они находятся в обратимом контакте. Это неверно, если процесс необратим: у вас есть поток тепла от горячих источников к (более холодному) двигателю. Тогда имеет место неравенство Клаузиуса:
я Вопрос я Т я < 0.

Итак, вкратце: двигатель Карно — единственный обратимый двигатель, работающий между двумя температурами.

извините, это может быть тривиально, но можете ли вы объяснить, почему петлям на плоскости PV требуется много источников тепла?
Возьмем любой отрезок такого цикла, на котором происходит теплообмен. Чтобы сегмент был обратимым, обмен теплом возможен только тогда, когда температуры системы и источника тепла одинаковы (в противном случае сегмент не может быть реверсирован: тепло всегда течет от горячего к холодному). Следовательно, помимо адиабатических сегментов, цикл требует столько источников, сколько его температур в цикле, который теоретически бесконечен. На практике существует только конечное число источников, лучший способ сделать обратимый процесс — это аппроксимировать его серией изотермических и адиабатических отрезков.

Все ответы здесь в какой-то степени неверны или, по крайней мере, вводят в заблуждение. Цикл Карно не является циклом с наивысшей эффективностью из всех возможных циклов, это всего лишь один из бесконечного числа циклов, каждый из которых демонстрирует максимально возможную эффективность. В цикле Карно нет ничего особенного, за исключением того, что это простой цикл, который относительно легко осмыслить и, таким образом, он является хорошим обучающим примером, и что именно этот цикл Карно выбрал для объяснения концепции, поэтому он имеет исторический приоритет. Любой цикл, полностью состоящий из обратимых процессов, будет обратимым циклом, и все они будут иметь одинаковую максимально возможную эффективность — эффективность Карно. Как пример один - посмотрите Цикл Стирлинга с идеальным регенератором.

Кроме того, цикл Карно имеет относительно небольшую замкнутую область на диаграмме PV, поэтому он выполняет относительно небольшую работу за цикл, что делает его относительно плохим циклом для реализации в реальном оборудовании. Таким образом, существует не так много преднамеренно разработанных двигателей, работающих по циклу Карно.

Мы оказываем всем медвежью услугу, распространяя заблуждение о том, что цикл Карно является одним из лучших циклов из всех возможных с точки зрения эффективности. Это только один из многих.

Я думал, что цикл Карно был самым эффективным газовым циклом. Имеет ли какой-либо другой цикл эффективность, большую или равную 1 Т л Т ЧАС ?

Двигатель Карно не способен производить какую-либо мощность, используя цикл Карно.

Цикл Карно определяет только предел эффективности тепловой машины, работающей между высокотемпературным источником тепла и теплоотводом с более низкой температурой.

Он определяет предел эффективности, поскольку он израсходовал бы всю потенциальную тепловую энергию, доступную для передачи от высокотемпературного источника тепла к радиатору с более низкой температурой.

Ну разве что может...