机械工程的概念和原理

最近的更新

开尔文普朗克命题与克劳修斯命题的等价性


我们讨论了热力学的各种基本概念,比如"定常流动能量方程在我们最近的帖子中。我们也讨论了热力学中的流动功或流动能也“节流装置稳态流动能量方程”和“换热器稳态流动能量方程“热能工程领域也是如此。新利18提款安全吗

今天我们将在这里看到一个非常重要的话题,即在这篇文章的帮助下,开尔文板和克劳修斯陈述的等价性。

在理解开尔文普朗克陈述和克劳修斯陈述的等价概念之前,我们先简要介绍一下热力学第二定律。

热力学第二定律有两种表述。开尔文-普兰克声明和克劳修斯声明。

热力学第二定律的克劳修斯陈述

如果没有任何外部因素的帮助,自动运转的机器不可能在循环过程中将热能从低温物体输送到高温物体。

热力学第二定律的开尔文普朗克表述

不可能建造一台发动机,它在循环运行时,除了从单一的热储中提取热能并做等量的功之外,不会产生其他效果。

有关热力学第二定律的更详细解释,请点击链接“热力学第二定律”。

让我们来谈谈开尔文平板和克劳修斯声明的等价性

如上所述,我们已经看到了热力学第二定律的两种表述,即开尔文平板表述和克劳修斯表述,我们可能会认为这两种表述是不同的。

但如果我们对这些表述进行分析,我们会得出两个表述,即开尔文普朗克表述和热力学第二定律的克劳修斯表述在各方面是等价的。

现在我们有一个问题,我们怎么能说热力学第二定律的两个表述(开尔文普朗克表述和克劳修斯表述)在所有方面都是平行的或者说相等的。

我们来证明一下

我们将在这里证明热力学第二定律的开尔文普朗克陈述和克劳修斯陈述的等价性,证明违反一个陈述就意味着违反另一个陈述,反之亦然。

违反一个表述意味着违反另一个表述意味着如果一个热力学系统不遵循热力学第二定律的开尔文普朗克表述那么它也不会遵循克劳修斯表述。

同样,如果一个系统不遵循克劳修斯热力学第二定律那么它也不会遵循开尔文普朗克热力学第二定律。

现在我们将证明违反一个表述就是违反另一个表述,以证明开尔文普朗克表述和热力学第二定律的克劳修斯表述在各方面是等价的。

让我们看下图,其中热泵正在传递热量Q1从一个温度较低的物体到一个温度较高的物体而没有任何其他影响,即热泵是接收热能Q1从一个较低温度的物体,传递热量Q1对一个温度更高的物体,没有从周围获得任何功能。
因此我们可以说,这个系统没有遵循克劳修斯第二定律,这里违反了克劳修斯定律。

现在我们来看看这个系统的开尔文plank表述是否也违反了

让我们考虑一个热机,它也工作在如图所示的相同的热储层之间。热储热能的温度为T1冷热源温度为T2.热机接收热能Q1通过剔除热能Q来产生净W2到低温热能储层。

在这里,我们考虑了热机接收到的是相同数量的热能,而这些热能是由热泵排出到热热源的。

因此,这里可以消除热热源,因为热泵排出的热能可以作为热机的输入热能。

现在我们可以看到,热机和热泵组成一个热机工作W在一起工作在一个周期的生产通过交换热能从一个热能储集层,它表明这个系统没有遵循热力学第二定律的开尔文板材声明。

或者我们可以说,违反了热力学第二定律的开尔文板材声明了这个系统,我们已经表明,如果一个系统没有的克劳修斯表述热力学第二定律,那么它也不会遵循热力学第二定律的开尔文板材声明。

类似地,我们可以证明,如果一个热力学系统不遵循热力学第二定律的开尔文板条定律,那么它也不会遵循克劳修斯定律。

因此,我们在这里证明了热力学第二定律的开尔文普朗克陈述和克劳修斯陈述在各方面是等价的。

你有什么建议吗?请在评论栏中填写
我们将看到另一个主题,即。” 逆卡诺热机循环 “在我们下一篇热工类的文章中。新利18提款安全吗

参考:

工程热力学,P.K. Nag著
图片由:谷歌

也读

Ezoic报告这个广告

没有评论:

发布评论

Baidu