Fließen von warm nach kalt: Der zweite Hauptsatz der Thermodynamik

In der Physik, die zweite Hauptsatz der Thermodynamik so dass die Wärme bei einer niedrigeren Temperatur zu einem Objekt bei einer höheren Temperatur natürlich von einem Objekt strömt und Wärme in die entgegengesetzte Richtung von selbst fließt nicht.

Das Gesetz ist sicherlich in der täglichen Beobachtung bestätigt - wann war das letzte Mal, wenn Sie ein Objekt bemerkt immer kälter als die Umgebung ist, es sei denn eine andere Aufgabe war eine Art von Arbeit zu tun? Sie können Wärme Kraft weg von einem Objekt zu fließen, wenn es auf natürliche Weise in sie fließen würde, wenn Sie einige Arbeit zu tun - wie bei Kühlschränken oder Klimaanlagen - aber Wärme geht nicht in diese Richtung von selbst aus.

Sie haben viele Möglichkeiten, Wärme in Arbeit zu machen. Sie können eine Dampfmaschine, zum Beispiel, die einen Kessel und eine Reihe von Kolben hat, oder Sie können einen Atomreaktor, die überhitzten Dampf erzeugt, der eine Turbine drehen kann.

Die Motoren, die auf einer Wärmequelle verlassen Arbeit zu tun, sind aufgerufen, Wärme Motoren- können Sie das Prinzip hinter einer Wärmekraftmaschine in der vorhergehenden Figur zu sehen. Eine Wärmequelle liefert Wärme an den Motor, die Arbeit macht. Die Abwärme übrig geht an eine Kühlkörper, denen effektiv eine unendliche Wärmekapazität, weil es Temperatur ohne Änderung eine so große Menge an Wärmeenergie erfolgen kann. Die Wärmesenke kann die Umgebungsluft sein, oder es könnte eine wassergefüllte Heizkörper, beispielsweise. Solange die Wärmesenke bei einer niedrigeren Temperatur als die Wärmequelle ist, kann die Wärmekraftmaschine Arbeit tun - zumindest theoretisch.

Wärme von einer Wärmequelle zugeführt wird, das Symbol angegebenen Q_h(Für die heiße Quelle) und Wärme zu einer Wärmesenke gesendet wird, das Symbol angegebenen Q_c (Für die kalte Kühlkörper). Bei einigen Berechnungen, können Sie die Effizienz einer Wärmekraftmaschine zu finden. Der Wirkungsgrad ist das Verhältnis der Arbeit der Motor der Fall ist, W, an den Eingangswärmemenge - der Bruchteil der Eingangswärme, die der Motor auf Arbeit umwandelt:

Wenn der Motor zu arbeiten alle Eingangs Wärme umwandelt, ist der Wirkungsgrad 1,0 beträgt. Wenn keine Eingabe Wärme zu arbeiten umgewandelt wird, ist die Effizienz 0.0. Oft wird die Effizienz in Prozent angegeben, so dass Sie diese Werte als 100 Prozent und 0 Prozent auszudrücken.

Weil Gesamtenergie erhalten bleibt, muss die Wärme in den Motor die Arbeit gleich plus der Wärme an die Wärmesenke gesendet, was bedeutet, dass Q_h = W + Q_c. Daher können Sie die Effizienz in Bezug auf die gerade neu schreiben Q_hund Q_c:

Hier ein Beispiel: Sagen Sie, dass Sie eine Wärmekraftmaschine, die 78,0 Prozent effizient ist und dass produziert

Vielleicht ist dies die Energie, die durch den Motor eines Autos, hergestellt aus einem Kraftstofftank zu verbrennen. (Hinweis: Die Energie-Äquivalent von 1 Gallone Benzin ist etwa 1,2 x 10 ^ 8 J) Wie viel Wärme des Motors verwendet und wie viel kostet es ablehnen? Nun, Sie wissen, dass

Die Lösung für Q_h gibt Ihnen

übrig bleiben und in die Wärmesenke gesendet wird, Q_c? Du weißt, dass Q_h = W + Q_c, und Sie das Problem nicht neu ordnen zu lösen Q_c:

Q_c = Q_h - W

in den Zahlen Anstecken gibt Ihnen

Die Menge an Wärme an die Wärmesenke gesendet wird,