先備知識壓縮氣體會使溫度升高的原因狀態數與熵

熱機效率的上限

使理想氣體在600 K⁠與300 K⁠的熱源之間經歷一個循環,回到原來的狀態。氣體從高溫熱源吸收100 J⁠的熱量。

この機関では、受け取った熱の何%を仕事として取り出せるか?

連結裝置的運作與公式

  1. 1以4⁠個過程完成1⁠個循環等溫→⁠絕熱→⁠等溫→⁠絕熱……
  2. 2以高溫等溫膨脹所作的功表示吸收的熱量Q高=⁠∫V₁V₂ p dV……
  3. 3透過積分求出在高溫下吸收的熱量Q高=⁠n R T高 ln(V₂V₁)……
  4. 4求出傳至低溫端的熱量Q低=⁠n R T低 ln(V₃V₄)……
  5. 5由2⁠個絕熱過程證明等溫膨脹與等溫壓縮的體積比相等V₂V₁=⁠V₃V₄……
  6. 6利用體積比,以溫度比表示熱量比Q低Q高=⁠T低T高……
  7. 7求出效率e=⁠1 − T低T高……
  8. 8反向運轉即可成為冷凍機Q高=⁠W + Q低……
  9. 9證明效率高於卡諾熱機的熱量機會違反第二定律e≦1 − T低T高(在相同的高溫與低溫熱源之間運轉的熱機)……
  10. 10求出輸出端摩擦造成的損失e摩擦=⁠W − W摩擦Q高<⁠1 − T低T高……
  11. 進階:熵與實際機械的應用
  12. 11將熱量除以絕對溫度,建立與熵的關係對任意可逆循環∮ δQrevT = 0⇒⁠dS = δQrevT……
  13. 12求出發電與冷房的理想上限發電效率的上限65%/⁠冷房性能係數的上限37.5倍……