Δήλωση Kelvin Planck
"Μια συσκευή που λειτουργεί σε έναν κύκλο και δεν προκαλεί κανένα άλλο αντίκτυπο εκτός από την παραγωγή εργασίας και τη μετάδοση θερμότητας από ένα μόνο σώμα είναι αδύνατο να κατασκευαστεί."
Οι όροι «θερμική δεξαμενή» και «ενιαία δεξαμενή» χρησιμοποιούνται σε αυτόν τον ισχυρισμό. Μια δεξαμενή είναι ένα τεράστιο αντικείμενο που διατηρεί μια σταθερή θερμοκρασία ενώ εξάγεται ενέργεια. Η ατμόσφαιρα της γης, τα τεράστια υδάτινα σώματα όπως λίμνες και ωκεανοί κ.λπ. μπορούν όλα να χρησιμοποιηθούν για να μιμηθούν ένα τέτοιο σύστημα.
Η παρουσία ενός συστήματος που αναπτύσσει μια καθαρή ποσότητα εργασίας από μια μεταφορά θερμότητας που προέρχεται από μια θερμική δεξαμενή δεν αποκλείεται από τον ισχυρισμό Kelvin–Planck. Ένα σύστημα που διεξάγει έναν κύκλο, σύμφωνα με αυτόν τον ισχυρισμό, δεν μπορεί να δημιουργήσει θετική καθαρή ποσότητα εργασίας από μια μεταφορά θερμότητας που προέρχεται από μια θερμική δεξαμενή.
δεύτερος νόμος της θερμοδυναμικής
Η εντροπία ενός απομονωμένου συστήματος δεν μειώνεται ποτέ με το χρόνο, σύμφωνα με τον δεύτερο θερμοδυναμικό νόμο. Η μη προβλεψιμότητα του σύμπαντος αναφέρεται ως εντροπία. Ως αποτέλεσμα, οποιαδήποτε αυθόρμητη διαδικασία αυξάνει την εντροπία του σύμπαντος (S).
Η θερμότητα μετακινείται από ένα θερμαινόμενο σώμα σε ένα ψυχρό από μόνη της.
Είναι αδύνατο να μεταφραστούν όλα αυτά που ακούει κανείς σε αποτελεσματική εργασία.
Κάθε μοναχικό σύστημα γίνεται τελικά ασταθές.
Δήλωση Κέλβιν Πλανκ
Σύμφωνα με τη Δήλωση Kelvin Planck, είναι αδύνατο να αναπτυχθεί ένας κινητήρας του οποίου ο μοναδικός στόχος είναι να διευκολύνει τη μετατροπή της θερμότητας από μια πηγή/δεξαμενή υψηλής θερμοκρασίας σε ίση ποσότητα εργασίας. Επιπλέον, αυτό είναι ένα συγκεκριμένο παράδειγμα από την άποψη του δεύτερου νόμου της θερμοδυναμικής.
The Heat Engine Hypothesis είναι ένα άλλο όνομα για τη δήλωση Kelvin–Planck. Αυτή η δήλωση, η οποία αποτελεί μέρος του δεύτερου κανόνα της θερμοδυναμικής, σημαίνει ότι είναι απαραίτητο να σχεδιαστεί μια θερμική μηχανή που μπορεί να καταναλώνει ενέργεια με τη μορφή θερμότητας, ενώ παράλληλα παράγει έργο ίσου μεγέθους. Η ενέργεια προέρχεται από μια ενιαία θερμική δεξαμενή και έχει τη μορφή θερμότητας σε αυτήν την ιδέα.
Η δήλωση Kelvin-Planck σχηματίζεται συνδυάζοντας δύο ξεχωριστούς ισχυρισμούς. Επιπλέον, αυτοί οι ισχυρισμοί είναι γνωστοί ως δηλώσεις Κέλβιν και Πλανκ, αφού δηλώθηκαν από τον Λόρδο Κέλβιν και τον Πλανκ.
Κατανόηση της δήλωσης Kelvin Planck
Σύμφωνα με τον ισχυρισμό του Kelvin, οποιαδήποτε ύλη δεν μπορεί να επηρεαστεί μηχανικά από την ψύξη κάτω από τη μέγιστη θερμοκρασία ψύξης των γύρω αντικειμένων. Σύμφωνα με τη δήλωση του Planck, ολόκληρο το άθροισμα των εντροπιών σε ένα αναστρέψιμο σύστημα θα παραμείνει σταθερό. Πιο συγκεκριμένα, η δήλωση Kelvin-Planck δημιουργήθηκε συνδυάζοντας και τους δύο αυτούς ισχυρισμούς.
Ένα πράγμα που πρέπει να θυμάστε είναι ότι η θερμότητα (Q) και η εργασία (W) είναι οι δύο τύποι ενέργειας. Επιπλέον, και οι δύο αυτές παραλλαγές είναι εναλλάξιμες και χρησιμοποιούν την ίδια μονάδα SI των Joules. Αυτό σημαίνει ότι η προσπάθεια μπορεί να μετατραπεί σε θερμότητα και αντίστροφα.
Εδώ μπορεί να γίνει όλη η μετατροπή της προσπάθειας σε θερμότητα. Η θερμότητα, από την άλλη πλευρά, δεν μπορεί να μετατραπεί πλήρως σε προσπάθεια. Ως αποτέλεσμα, οι ειδικοί αναφέρονται στην εργασία ως ενέργεια υψηλής ποιότητας ενώ η θερμότητα αναφέρεται ως ενέργεια χαμηλής ποιότητας.
Φανταστείτε τη Μηχανή Διαρκούς Κίνησης Δεύτερου Είδους, μια υποθετική κατασκευή (PMMSK). Επιπλέον, ο Wilhelm Ostwald παρουσίασε αυτό το σύστημα, το οποίο θα λειτουργούσε παίρνοντας ενέργεια από ένα σώμα με τη μορφή θερμότητας. Ο Wilhelm Ostwald εξηγεί τη δήλωση Kelvin-Planck με αυτόν τον τρόπο.
διάγραμμα δήλωσης Kelvin planck
Το διάγραμμα της δήλωσης kelvin planck δίνεται ως:
Λειτουργία θερμικής μηχανής:
Απαιτείται συνεχής ανταλλαγή θερμότητας για να λειτουργήσει ο θερμικός κινητήρας. Επιπλέον, το ρευστό εργασίας πρέπει να μεταφέρει θερμότητα μεταξύ της ψύκτρας/δεξαμενής QL χαμηλής θερμοκρασίας και της πηγής/δεξαμενής θερμότητας QH υψηλής θερμοκρασίας. Επιπλέον, η αποτελεσματικότητα είναι ο πιο σημαντικός παράγοντας εδώ.
Η ποσότητα της παραγωγικής εργασίας που μπορεί να γίνει με μια δεδομένη ποσότητα εισόδου είναι η απόδοση μιας θερμικής μηχανής.
Εφαρμογή της δήλωσης Κέλβιν Πλανκ
Η Θερμοδυναμική έχει ένα ευρύ φάσμα εφαρμογών στον πραγματικό κόσμο. Η θερμική ενέργεια μετατρέπεται σε ενέργεια προσπάθειας προκειμένου να κινηθεί το σκάφος. Επιπλέον, το υδάτινο σώμα περιέχει σημαντική ποσότητα θερμότητας.
Ως αποτέλεσμα, η εξαγωγή θερμότητας από το σώμα είναι κατάλληλη. Μετά από αυτό, μπορεί να μετατραπεί πλήρως σε ρεύμα για να λειτουργήσει. Κατά συνέπεια, σε μια πραγματική κατάσταση, δεν λειτουργεί.
Είναι απαραίτητο να υπάρχει καλά εξοπλισμένος κινητήρας με καύσιμα για να προχωρήσει το σκάφος. Επιπλέον, αυτό θα λειτουργούσε ως εξωτερική πηγή θερμότητας για την πρόωση.
Κατά συνέπεια, συνειδητοποιούμε ότι η κατασκευή ενός κινητήρα που μπορεί να βοηθήσει τη συνολική μετατροπή της θερμότητας από μια δεξαμενή σε εργασία είναι δύσκολη. Αυτό, πάνω απ' όλα, βοηθά τον ισχυρισμό του Kelvin Planck.
Παράδειγμα δήλωσης Kelvin Planck
Ο Wilhelm Ostwald εφηύρε τη μηχανή αέναης κίνησης δεύτερου είδους (PMMSK), η οποία ήταν μια θεωρητική μηχανή σχεδιασμένη απλώς να μετατρέπει τη θερμότητα σε εργασία χωρίς να δημιουργεί άλλα εφέ.
Συμπέρασμα
Σύμφωνα με τη δήλωση Kelvin Planck, η ανάπτυξη ενός κινητήρα του οποίου ο πρωταρχικός σκοπός είναι να διευκολύνει τη μετατροπή της θερμότητας από μια πηγή/δεξαμενή υψηλής θερμοκρασίας σε ίση ποσότητα εργασίας είναι αδύνατη. Επιπλέον, όσον αφορά τον δεύτερο κανόνα της θερμοδυναμικής, είναι μια μοναδική κατάσταση.
Ο ισχυρισμός Kelvin–Planck είναι επίσης γνωστός ως Υπόθεση Θερμικής Μηχανής. Αυτή η παρατήρηση, η οποία αποτελεί μέρος του δεύτερου νόμου της θερμοδυναμικής, υποδηλώνει ότι πρέπει να σχεδιαστεί μια θερμική μηχανή που μπορεί να καταναλώνει ενέργεια με τη μορφή θερμότητας, ενώ παράλληλα δημιουργεί έργο ίσης έκτασης. Σε αυτήν την έννοια, η ενέργεια προέρχεται από μια ενιαία θερμική δεξαμενή και έχει τη μορφή θερμότητας.
