熱力学の第 2 法則のケルビン プランクの声明は、循環プロセスにおける熱機関の動作を説明しています。熱力学の第一法則には限界があります。たとえば、閉じたシステムの一部のプロセスが逆転する理由を説明できませんでした。熱力学の第二法則は、これらの制限を説明しています。この点で、ケルビン・プランクの声明は、行われた仕事の概念と熱機関の効率を説明しています。熱力学第 2 法則のケルビン プランク ステートメントに関する詳細な注記を読み進めてください。
熱力学第二法則
第 2 法則は、熱機関で行われる効率と仕事を扱います。機械式冷凍機の係数に制限を与えます。
簡単に言えば、熱力学の第 2 法則は、サイクル プロセスで動作する熱機関の全体的な効率は決して 1 に達することはできないと述べています。したがって、この法則は、熱機関によって低温リザーバーに放出される熱を決してゼロにすることはできないことを暗示しています。
機械式冷蔵庫の場合、第 2 法則は、成績係数が無限になることはあり得ないと述べています。したがって、冷蔵庫で行われる総外部仕事 (W) は決してゼロにはなりません。
熱力学第 2 法則のケルビン プランク声明
ケルビン・プランクの声明は、熱力学第二法則の声明を支持して、完全な熱機関の可能性を否定しています。声明は次のとおりです。
「貯留層から熱を吸収し、その熱を完全に仕事に変換するプロセスはあり得ません。」
この声明によると、1 つの蓄熱体との熱交換中に電力を生成する熱力学サイクルで熱機関を作成することは不可能です。言い換えれば、これらのエンジンで行われた外部作業の総量を有用な作業に変換することはできません。
熱機関は、2 つの蓄熱体と熱交換する必要があります。 2 つのリザーバーには、熱源とヒートシンクが含まれます。熱機関の作動中、総熱エネルギーの大部分がサーマル シンクに放出されます。
クラウジウスの声明 熱力学第 2 法則
「外部からの仕事がなければ、熱は低温から高温に流れることはできません。また、エネルギーは低温の物体から高温の物体に自然に流れることはありません。」
熱機関
- 熱機関は、循環プロセスを受けるために使用される機械装置です。このプロセスは、システムで生成された熱をシステムが行う仕事に変換します。
- 熱機関は、エンジンのシステムと呼ばれる作動物質で構成されています。エンジンの燃料として機能します。たとえば、ディーゼル エンジンでは、燃料蒸気と空気分子が作動物質です。
- 作業物質もプロセスのサイクルを経ます。これらのプロセスのいくつかでは、熱機関が外部ソースから熱 Q1 を吸収します。外部ソースはリザーバーと呼ばれ、温度は T1 です。 T1 は通常非常に高いです。
- 次のサイクルで、作業物質は熱量 Q2 を温度 T2 で外部ソースに放出します。 T2 の値は T1 よりも比較的低い値です。
- システム内の熱機関 (W) によって行われる総仕事量は、環境に転送されます。
ケルビン プランク ステートメントの適用
熱力学第 2 法則のケルビン プランクの声明は重要であり、私たちの日常生活に多くの用途があります。このステートメントの実際の例を次に示します:
- 私たちが毎日目にするほとんどの自動車は、ケルビン プランク ステートメントに基づいており、動作にカルノーのエンジンを使用しています。
- 自動車が異なれば、エンジンを作動させるために使用する燃料も異なります。たとえば、車はガソリンを使用し、船やトラックはディーゼルを使用する場合があります。しかし、熱機関の基本法則は変わりません。
- 電子機器の多くの例は、冷蔵庫、エアコン、その他の電化製品など、熱力学の第 2 法則に基づいています。
- ファンなどのガス圧縮機も、ケルビン プランクのステートメントを使用しています。
- クーラーやラジエーターで最も一般的に見られる熱伝達は、熱力学第 2 法則の最も重要な応用です。熱は、次の 3 つのプロセスによって 2 つの媒体間で伝達されます。 <オール>
- 伝導
- 対流
- 放射線
- ケルビン プランク ステートメントの重要性は、発電所業界でも見られます。火力発電所、原子力発電所、水力発電所、およびその他のタイプの発電所は、熱力学の第 2 法則の原則に基づいて設計されています。
結論
熱機関は、周期的なプロセスを経て、機構によって生成された熱をエンジンによって行われる仕事に変換する閉鎖システムとして定義されます。熱力学の第 2 法則のケルビン プランクのステートメントは、熱機関の効率を説明しています。
ケルビン・プランクの声明は、私たちの日常生活に幅広い用途があるため重要です。このコンセプトは、熱機関を備えたさまざまな電化製品や機械の設計に使用されています。上記の記事では、ケルビン プランク ステートメントに関する包括的なメモを提供しています。
