Теплова машина Карно

 

Спочатку дослідження в області термодинаміки – науки, що вивчає перетворення енергії в тепло і роботу, – в основному концентрувалися на функціонуванні двигунів і на те, як в них використовується паливо (наприклад, вугілля). «Батьком термодинаміки» частіше за інших називають Сади Карно – завдяки його праці «Роздуми про рушійну силу вогню і про машини, здатні розвивати цю силу» (1824).

Карно невтомно вивчав потоки тепла в машинах. Зауважимо, однією з причин такої його захопленості було те, що британські парові машини вважалися тоді більш ефективними, ніж французькі. У ті часи в парових машинах зазвичай спалювали дрова чи вугілля, перетворюючи воду в пар. Пар під високим тиском рухав поршні машини. Коли пар виходив через випускний клапан, поршні поверталися в початкове положення. Холодний радіатор перетворював відпрацьований пар в воду, яку знову можна було нагріти для перетворення в пару, що рухає поршні.

Карно мріяв про ідеальну машині, здатної перетворити в корисну роботу все підводиться до неї тепло, не втрачаючи ні найменшого кількості енергії. Після експериментів Карно зрозумів, що ні один пристрій не може працювати за такої ідеальної схемою – якась частина енергії обов’язково розсіється в навколишньому середовищі. Теплова енергія не може бути повністю перетворена в механічну роботу. Дослідження Карно допомогли поліпшити конструкцію машин, щоб вони могли працювати з максимально доступною ефективністю. Його уявна теплова машина має максимальний ККД і називається зараз машиною Карно.

Карно цікавився «циклічними машинами», де на різних стадіях кругового циклу машина поглинає або віддає тепло. Він показав, що неможливо створити таку машину, яка мала б 100% -м ККД. Цей факт є однією з формулювань другого початку термодинаміки. На жаль, у 1832 р Карно заразився холерою і помер. За наказом органів охорони здоров’я всі його книги, папери та особисті речі були спалені!

Посилання на основну публікацію