Представим себе теперь, что паровой цилиндр, в который налито некоторое количество воды, а поршень опущен до уровня последней и удерживается в этом положении, нагрет до температуры парового котла. Начнем наш опыт с того, что сообщим цилиндр с паровым котлом и опустим поршень. Тогда вода в цилиндре начнет испаряться и поднимать поршень, и необходимая для этого теплота будет притекать из парового котла. По истечении некоторого времени разобщим цилиндр с котлом. Вследствие упругости водяных паров поршень будет продолжать подниматься, но температура паров будет при этом понижаться. Когда температура цилиндра снизится до температуры конденсатора, сообщим цилиндр с последним и, нажимая на поршень, заставим его опуститься вниз. При этом, конечно, разовьется теплота, но последняя перейдет в конденсатор. Снизив поршень на некоторое определенное расстояние, разобщим его теперь с конденсатором, после чего будем продолжать нажимать на поршень. При этом последнем снижении поршня можно достичь исходного положения, т. е. опустить поршень до дна цилиндра и довести температуру последнего до температуры котла. В течение этих четырех стадий законченного циклического процесса паровой цилиндр в первой стадии заимствовал теплоту из паровика, а в третьей отдал ее конденсатору; далее, в первой и второй стадиях он произвел работу путем поднятия поршня, а в третьей и четвертой находился сам под действием внешней силы и при снижении поршня потребил работу. Однако эта последняя работа меньше первой, так как одно и то же движение происходило в первом случае при более высокой, а во втором при более низкой температуре. Следовательно, в итоге данного циклического процесса получился выигрыш работы, т. е. произведена некоторая работа, но зато котел потерял тепло, передав его при посредстве цилиндра конденсатору. Карно считает тепловую потерю парового котла и тепловую прибыль конденсатора абсолютно равными друг другу и видит в этом одно из основных положений теории теплоты. Но тогда, значит, работа может производиться лишь при переходе тепла от тела с более высокой температурой к телу с более низкой температурой. Тепловой ток от тела более нагретого к телу менее нагретому должен давать механическую работу совершенно так же, как поток падающей воды. Отсюда уже один шаг до обратного положения, а именно, что для переноса тепла с тела более холодного на тело более нагретое необходима механическая работа и что количество тепла будет равно прежнему, если работа будет та же самая. В отношении описанного циклического процесса это совершенно ясно. Его столько же легко можно себе представить идущим в обратном направлении; в этом случае та же самая работа, которая раньше выигрывалась, теперь будет затрачена на перенос прежнего количества тепла из конденсатора в паровой котел. Однако обратимые циклические процессы представляют собой наиболее благоприятный случаи превращения тепла и работы. В самом деле, если бы было возможно каким-либо иным путем переносить тепло с холодного тела на теплое, не затрачивая на это работы или затрачивая ее меньше, чем при обратном циклическом процессе, то, пользуясь работой, которую дает машина, переводящая тепло с более теплого тела на холодное, и, употребляя лишь часть этой работы на возврат тепла к его первоначальному источнику, можно было бы, в конечном счете, получить постоянную работу без всяких тепловых затрат. Но perpetuum mobile невозможно, значит, и на возврат тепла с холодного тела на теплое невозможно затрачивать работы меньше того количества, какое необходимо при обратимом циклическом процессе. Итак, между механической работой, количеством теплоты и разностью температур существует определенное соотношение, не зависящее от каких-либо иных условий, как, например, от природы веществ, содержащих теплоту, и т. д.
Ви переглядаєте статтю (реферат): «ЦИКЛИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС КАРНО» з дисципліни «Історія фізики»
