Цикл Карно: что происходит с остальной энергией?

Остальное тепло,$Q_{out}=Q_{in}-W$течет в раковину в$T_0$. Это следствие принципа энтропии (общая энтропия никогда не уменьшается), что$Q_{out}$не может быть меньше ($Q_{in} -$рассчитанный рабочий потенциал). (Она может быть больше, и в этом случае проделанная работа будет меньше, чем рабочий потенциал.)

Давайте сначала посмотрим на уравнение. Мы перепишем уравнение так.

В пределе, где

Мы можем заметить, что

и когда$T_O = T_R$затем

Что подчеркивает отношение как тип гиперболического фазового фактора, который определяет количество работы, которое может быть извлечено из количества тепла на основе температурного резервуара по сравнению с некоторой температурой основного состояния.

Когда мы обсуждаем цикл Карно, нам нужно ввести понятие энтропии и увидеть, что работа системы представляет собой область, ограниченную кривой на плоскости TS (которая для простоты обычно изображается в виде квадрата). Эту ситуацию можно описать уравнением для работы следующим образом:

Это уравнение ясно показывает, что работа может быть получена только при изменении энтропии , которая представляет собой тепловую энергию на единицу температуры, недоступную для работы. Таким образом, соотношение температур является фактором, который сообщает нам, какая часть подводимого тепла недоступна для работы. Что такое энтропия, не было четкого определения в течение многих лет, пока Больцман не смог дать микроскопическую интерпретацию.

Больцман понимал энтропию как связанную с количеством конфигураций, в которых могут оказаться атомы. Чем больше возможных конфигураций, тем больше энтропия. Что происходит в реальном мире, так это то, что количество возможных конфигураций, связанных с фоном, огромно, поэтому в то время как часть тепла преобразуется в работу, другая часть тепла поглощается окружающей средой для получения энергии .некоторые конфигурации окружающей среды. По сути, это налог, который мы платим за то, чтобы выполнять полезную работу. Что на самом деле происходит, так это то, что система пытается достичь равновесия, и на самом деле тепло, которое не используется для работы, на самом деле нагревает окружающую среду напрямую (а в небольшой закрытой системе температура окружающей среды на самом деле будет увеличиваться, мы не знаем). не замечаем эффекта, потому что среда настолько велика по сравнению с системами, с которыми мы имеем дело).