열역학 제2법칙을 쉽게 말하면. 열공학의 기초

자발적(자발적) 프로세스다음과 같은 특징으로 설명됩니다.

1. 모든 자연적인 자발적 과정은 한 방향으로 진행됩니다. 즉, 단방향 방향을 갖습니다. 예를 들어, 열은 뜨거운 물체에서 차가운 물체로 전달됩니다. 가스가 가장 큰 부피를 차지하는 경향이 있습니다.

2. 에너지의 일부가 열로 변합니다. 즉, 시스템은 정렬된 상태에서 입자의 무작위 열 이동이 있는 상태로 전환됩니다.

3. 유용한 작업을 생산하기 위해 자발적인 프로세스를 사용할 수 있습니다. 시스템이 변형됨에 따라 시스템은 작업을 생성하는 능력을 상실합니다. 최종 평형 상태에서는 에너지 양이 가장 적습니다.

4. 시스템 자체나 환경을 변경하지 않으면 시스템을 원래 상태로 되돌릴 수 없습니다. 모든 자발적 과정은 열역학적으로 비가역적입니다.

5. 자발적인 과정에서 초기 상태는 각 후속 상태에 비해 확률이 낮고 최종 상태에 비해 확률이 가장 낮습니다.

비자발적 프로세스작업 비용이 발생합니다. 이 경우 시스템은 평형 상태에서 멀어집니다(예: 가스 압축, 전기분해).

열역학 제2법칙- 이것은 가정입니다. 이는 본질적으로 통계적이며 많은 수의 입자 시스템에 적용 가능합니다.

열역학 제2법칙의 공식은 다음과 같습니다.

1. 열은 덜 가열된 물체에서 더 가열된 물체로 자발적으로 전달될 수 없습니다.

2. 열이 일로 변환되는 과정은 불가능합니다.

3. 두 번째 종류의 영구 운동 기계는 불가능합니다. 공정에 관련된 가장 차가운 신체의 열은 작업의 원천이 될 수 없습니다.

열역학 제2법칙의 해석적 표현과 카르노 사이클을 이용한 정당화.열역학 제2법칙 표현의 본질은 과정의 자발성과 엔트로피 성장 사이의 연결입니다. 이 표현은 가역적 카르노 사이클에서 열이 일로 변환되는 이론적 완전성 문제를 고려한 것입니다. .

주기는 네 가지 프로세스로 구성됩니다.

AB- 열로 인한 등온 팽창 질문 1,일정 온도의 가스에 공급 티 1;

해- 단열 팽창;

SD- 온도에서의 등온 압축 티 2, 이 과정에서 가스는 열을 잃습니다. Q 2;

예- 초기 상태로 단열 압축됩니다.

1몰의 등온 팽창(또는 압축) 동안 흡수(또는 방출)되는 열 이상기체, 일과 동일

단열 팽창(또는 압축) 중

해당 사이클 프로세스에 이러한 방정식을 적용하면 열역학적 효율(효율성)에 대한 표현이 도출됩니다. . (4.3)

식 (4.3)은 열역학 제2법칙을 수학적으로 표현한 것이다.

왜냐하면 티 1‹ 티 2, 저것 η < 1.

카르노의 이론에 따르면 이상기체를 다른 물질로 대체해도 효율은 변하지 않습니다. 카르노 사이클. 카르노 사이클을 다른 사이클로 교체하면 효율이 낮아집니다. (클라시우스-카르노 정리). 따라서 이상적인 열기관의 경우에도 열을 일로 전환완전할 수 없습니다.

열역학 제2법칙의 표현을 통해 엔트로피 개념을 도입할 수 있으며, 이를 통해 법칙의 본질이 편리하고 일반적인 형태로 드러납니다.

식 (4.3)을 바꾸자:

~에 . (4.4)

이 비율을 열감소라고 합니다. 식 (4.4)는 다음을 보여준다. 대수적 합가역적 카르노 사이클에 따른 감소된 열은 0과 같습니다.

극소 가역 카르노 사이클의 경우

초등 감소 열은 어디에 있습니까?

어떤 사이클이라도 극소 카르노 사이클의 집합으로 대체될 수 있습니다: .

한도 내에서 이 금액은 으로 변경됩니다.

적분 이론에서 폐루프에 대한 적분이 0이면 피적분 표현은 시스템 상태를 결정하는 매개변수의 일부 함수에 대한 완전한 미분이라는 것이 입증되었습니다.

어디 에스- 이것 엔트로피, 시스템 상태의 함수로, 가역적 과정에서 전체 차이는 극소량의 열 대 온도의 비율과 같습니다.

엔트로피 개념은 Clausius(1850)에 의해 도입되었습니다. . 이 표현은 가역 과정에 대한 열역학 제2법칙의 수학적 표현입니다.

가역 과정의 엔트로피 변화는 비가역 과정의 엔트로피 변화와 같습니다. . 가역적 과정과 비가역적 과정의 열을 비교해 보겠습니다. 열역학 제1법칙에 따르면 . 내부 에너지 유는 시스템 상태의 함수이므로 . 가역 과정 중에 최대 작업이 수행되므로

가역적 및 비가역적 과정의 일반적인 경우 열역학 제2법칙의 수학적 표현은 다음과 같습니다.

여기 dS = 상수, 방정식의 오른쪽만 변경됩니다. 즉, 열량. 엔트로피 단위: [ 에스] = J/mol K.

열역학 제1법칙과 제2법칙의 결합 방정식은 다음과 같습니다.

이상기체의 엔트로피 변화 계산.

내부에너지의 변화를 표현해보자

방정식 (4.6)을 다음과 같이 나눕니다. 티, 엔트로피의 변화를 결정합니다.

(4.7)

이상기체 방정식으로부터 다음과 같습니다. 그런 다음 이 관계를 (4.7)로 대체한 후:

(4.8)

식 (4.8)을 통합하여 다음을 얻습니다. 이상기체의 엔트로피 변화를 계산하는 방정식은 다음과 같습니다.

(4.9)

등온 과정: , (4.10)

그때부터 . (4.11)

등변성 과정: . (4.12)

등압 과정: . (4.13)

단열 과정: . (4.14)

플랑크의 가정다음 공식이 있습니다. 절대 영도에서 순수 물질의 적절하게 형성된 결정의 엔트로피는 0입니다. 가정을 통해 상전이 열이 알려져 있고 다양한 응집 상태에서 물질의 열용량이 알려진 경우 엔트로피의 절대값을 계산할 수 있습니다.

열역학 제1법칙은 열역학 과정에 적용되는 에너지 보존의 법칙입니다. 에너지는 아무데도 사라지지 않고 무에서 발생하지도 않으며, 한 유형에서 다른 유형으로 등가량으로만 전달됩니다. 예를 들면 열의 전달이 있을 것이다. (열에너지)기계적 에너지로, 그 반대의 경우도 마찬가지입니다.

일정한 압력에서 온도 T, 부피 V(m 3)를 차지하는 가스 M kg에 일정량의 열 dQ를 추가하면 결과적으로 가스 온도는 dT만큼 증가하고 부피는 dV만큼 증가합니다. 온도 상승은 증가와 관련이 있습니다. 운동 에너지분자 운동 dK.
부피가 증가하면 분자 사이의 거리가 증가하고 결과적으로 감소합니다. 잠재력그들 사이의 DH 상호 작용. 또한, 부피가 증가하면 가스는 외부 힘을 극복하기 위해 dA 작업을 수행합니다.
표시된 것 외에 작동 유체에서 다른 프로세스가 발생하지 않으면 에너지 보존 법칙에 따라 다음과 같이 쓸 수 있습니다.

dQ = dK + dH + dA.

합 dK + dH는 열 공급의 결과로 시스템 분자의 내부 에너지 dU의 변화를 나타냅니다.
그러면 열역학적 과정의 에너지 보존 공식은 다음과 같이 쓸 수 있습니다.

dQ = dU + dA 또는 dQ = dU + pdV.

이 방정식은 수학적 표현입니다. 열역학 제1법칙: 가스 시스템에 공급되는 열량 dQ는 내부 에너지 dU를 변경하고 외부 작업 dA를 수행하는 데 소비됩니다..

일반적으로 dQ > 0일 때 열이 작동 유체로 전달되고, dQ일 때 열이 전달된다고 믿어집니다.< 0 теплота отнимается от тела. При dA >0 시스템이 작동합니다 (가스가 팽창한다), 그리고 dA에서< 0 работа совершается над системой (газ сжимается) .

상호 작용이 없는 분자 사이의 이상 기체의 경우 내부 에너지 dU의 변화는 운동 운동 에너지의 변화에 의해 완전히 결정됩니다. (즉, 분자 속도 증가), 그리고 부피의 변화는 외부 힘을 극복하기 위한 가스의 작용을 특징으로 합니다.

열역학 제1법칙에는 또 다른 공식이 있습니다. 고립된 열역학 시스템의 에너지는 그 안에서 어떤 과정이 일어나든 상관없이 변하지 않습니다..
첫 번째 종류의 영구 운동 기계, 즉 에너지를 소비하지 않고 주기적으로 작동하는 기계를 만드는 것은 불가능합니다.

열역학 제2법칙

열역학 제1법칙은 열에너지를 기계 에너지로 변환하는 과정에서 발생하는 열역학 시스템 매개변수 간의 정량적 관계를 설명하지만 이러한 과정이 가능한 조건을 설정하지는 않습니다. 한 유형의 에너지를 다른 유형의 에너지로 변환하는 데 필요한 이러한 조건은 열역학 제2법칙에 의해 드러납니다.

이 법칙에는 여러 가지 공식이 있으며 각각의 의미론적 내용은 동일합니다. 다음은 열역학 제2법칙에 대해 가장 자주 인용되는 공식입니다.

1. 열을 기계적 일로 변환하려면 열원과 냉장고가 필요하며 그 온도는 열원의 온도보다 낮습니다. 즉 온도차가 필요합니다.

2. 열기관을 구현하는 것은 불가능합니다. 그 유일한 결과는 열의 일부가 다른 물체로 전달되지 않고 물체의 열을 일로 변환하는 것입니다.
이 공식으로부터 우리는 단 하나의 열원 덕분에 작동하는 영구 운동 기계를 만드는 것이 불가능하다는 결론을 내릴 수 있습니다. 왜냐하면 물질 형태의 가장 거대한 열원조차도 더 많은 열원을 전달할 수 없기 때문입니다. 엔탈피보다 열에너지가 허용합니다. (신체를 절대 영도까지 냉각시켜 열로 변환할 수 있는 신체 전체 에너지의 일부).

3. 외부 작업을 하지 않으면 열 자체가 덜 가열된 물체에서 더 가열된 물체로 이동할 수 없습니다.

보시다시피, 열역학 제2법칙은 공식적인 내용을 기반으로 하는 것이 아니라 특정 열역학적 현상과 프로세스가 가능한 조건만 설명하여 실제로 에너지 보존의 일반 법칙을 확인합니다.

열역학 제2법칙은 첫 번째 법칙과 마찬가지로 수세기에 걸친 인간 경험을 통해 입증된 가정입니다. 이 법칙의 발견은 열기관 연구에 의해 촉진되었습니다. 프랑스 과학자 S. 카르노 1824년에 열기관에는 열역학적 순환을 수행하는 열원(히터)과 작동유체(증기, 이상기체 등) 외에 냉장고도 포함되어야 한다는 사실을 처음으로 보여주었습니다(1824). 히터 온도보다 온도가 낮습니다.

능률 η 가역 사이클에서 작동하는 열 엔진 ( 카르노 사이클), 이 사이클을 수행하는 작동 유체의 특성에 의존하지 않고 히터 온도에 의해서만 결정됩니다. 티 1과 냉장고 티 2:

어디 큐 1 – 특정 온도에서 작동 유체에 전달되는 열의 양 티히터에서 1개; 큐 2 - 특정 온도에서 작동 유체가 발산하는 열의 양 티냉장고 2개.

열역학 제2법칙은 자연에서 발생하는 임의의 열역학적 과정에 대한 카르노의 유도를 일반화한 것입니다. 이 법칙의 여러 공식이 알려져 있습니다.

클라우지우스(1850) 공식화 열역학 제2법칙그래서: 열이 더 차가운 물체에서 더 뜨거운 물체로 자발적으로 전달되는 과정은 불가능합니다.

W. 톰슨(켈빈)(1851)은 다음과 같은 공식을 제안했습니다. 주기적으로 작동하는 기계를 만드는 것은 불가능하며, 모든 활동은 다음으로 제한됩니다. 기계적인 작업그리고 탱크의 적절한 냉각.

Thomson의 가정은 다음과 같이 공식화될 수 있습니다. 두 번째 종류의 영구 운동 기계는 불가능합니다. 영구 운동 기계두 번째 유형은 보상 없이 주기적으로 신체의 열을 일로 완전히 변환하는 장치입니다(W. Ostwald).아래에 보상 작동 유체의 상태 변화 또는 작동 유체에서 다른 물체로의 열 일부 전달, 열을 일로 변환하는 순환 과정 동안 이들 물체의 열역학적 상태 변화를 이해합니다.

열역학 제2법칙에 따르면 순환 과정에서 보상이 없으면 단 1줄의 열도 일로 변환될 수 없습니다. 아무런 보상도 없이 일이 완전히 열로 변한다. 후자는 앞에서 언급했듯이 자발적인 에너지 소산(감가상각) 과정과 관련이 있습니다.

열역학 제2법칙은 에너지 소산 과정을 정량적으로 특성화하는 시스템의 상태 함수를 도입합니다.. 이런 의미에서 위의 열역학 제2법칙 공식은 다음과 같은 존재를 암시하므로 동일합니다. 시스템 상태의 기능 - 엔트로피.

현재 열역학 제2법칙다음과 같이 공식화됩니다 : 시스템 상태 S-엔트로피에는 추가 기능이 있으며, 이는 시스템에 유입되는 열 및 시스템 온도와 다음과 관련됩니다.:

을 위한 거꾸로 할 수 있는프로세스; (3.2)

을 위한 뒤집을 수 없는프로세스. (3.3)

따라서, 단열적으로 고립된 시스템에서 가역적 과정 동안 엔트로피는 변하지 않습니다. (DS = 0), 되돌릴 수 없는 과정에서는 증가합니다. (DS > 0).

내부 에너지와 달리 고립계의 엔트로피 값은 그 안에서 일어나는 과정의 성격에 따라 달라집니다. 이완 동안 고립계의 엔트로피는 증가하여 남자 최대값균형에서.

안에 일반적인 견해 고립계에 대한 열역학 제2법칙다음과 같이 작성됩니다.

고립된 시스템의 엔트로피는 자발적인 비가역 과정이 발생하면 증가하거나 일정하게 유지됩니다. 따라서 열역학 제2법칙은 다음과 같이 정의됩니다. 고립계에서 엔트로피가 감소하지 않는 법칙.

따라서 열역학 제2법칙은 다음을 제공합니다. 고립계의 자발적 과정에 대한 기준. 엔트로피 증가를 수반하는 과정만이 그러한 계에서 자발적으로 발생할 수 있습니다. 자발적인 과정은 시스템의 균형이 확립되는 것으로 끝납니다. 이는 평형 상태에서 고립계의 엔트로피가 최대가 된다는 것을 의미합니다. 이에 따르면 고립계의 평형 기준은 다음과 같다.

그 과정에 참여하시면 비격리 시스템, 저것 과정의 비가역성(자발성)을 평가하려면 시스템 dS의 엔트로피 변화를 알아야 합니다. 1 엔트로피 변화 환경 DS 2. 우리가 그걸 받아들인다면 시스템과 환경(종종 "우주"라고 불림) 고립된 시스템을 형성하다, 프로세스의 비가역성 조건은 다음과 같습니다.

그건 시스템과 환경의 엔트로피의 총 변화가 0보다 크면 프로세스가 되돌릴 수 없습니다..

환경은 거대한 저수지입니다. 시스템과의 열교환 중에 부피와 온도가 변하지 않습니다.. 따라서 환경에 대해 우리는 동일시할 수 있습니다. δQ = 듀그리고 열 전달이 가역적으로 발생하는지 비가역적으로 발생하는지 여부는 중요하지 않습니다. δQ아, 그리고 δQ거의 같다 듀환경. 따라서, 환경의 엔트로피 변화는 항상 같다.

열역학 제2법칙

열역학 제2법칙은 프로세스의 자발적인 발생 방향을 결정할 수 있는 기준을 설정합니다.

자발적인외부에서 에너지를 소비하지 않고 시스템에서 발생하는 프로세스입니다.

프로세스는 되돌릴 수 있거나 되돌릴 수 없습니다. 뒤집을 수 없는프로세스는 한 방향으로만 자발적으로 진행됩니다. 이러한 프로세스가 발생하고 시스템과 환경의 변화가 발생하면 시스템과 환경을 동시에 원래 상태로 되돌리는 것은 불가능합니다.

거꾸로 할 수 있는시스템과 환경을 원래 상태로 되돌릴 수 있는 프로세스입니다.

열역학 제2법칙에는 몇 가지 공식이 있습니다. Clausius가 제안한 버전에서는 다음과 같습니다. 차가운 물체에서 뜨거운 물체로 열이 자발적으로 전달되는 것은 불가능합니다.

물리적 의미열역학 제2법칙은 모든 자발적인 과정은 시스템이 가능성이 낮은 상태에서 가능성이 높은 상태로 이동하는 방향으로 진행된다는 것입니다. 즉, 시스템의 무질서가 증가하면 프로세스의 자발적인 발생이 촉진됩니다.

측정값을 특성화하려면 무질서열역학 함수가 사용됩니다 – 엔트로피 S, 이는 열역학적 확률볼츠만 공식을 사용하는 시스템:

S = klnW, (25)

여기서 k는 볼츠만 상수입니다.

열역학적 확률 W는 시스템의 주어진 거시적 상태가 실현될 수 있는 동일하게 가능한 미시적 상태의 수로 이해됩니다. 시스템의 열역학적 확률을 결정하려면 다음 수를 찾아야 합니다. 다양한 옵션공간에서 시스템의 모든 입자의 위치.

엔트로피는 시스템의 무질서를 정량적으로 측정하는 것입니다. W가 클수록 시스템이 더 혼란스럽고 엔트로피 값도 커집니다. 물질을 가열하면 엔트로피가 증가하고, 냉각하면 감소합니다. 절대 영도(-273°С)에 접근하면 엔트로피는 0이 되는 경향이 있어 엔트로피의 절대값을 결정할 수 있습니다. 다양한 물질, 그 값은 표준 조건표에 제시되어 있습니다. 생성 엔탈피와는 달리 엔트로피는 단체는 결정 상태에서도 0이 아닙니다. 왜냐하면 절대 영도와 다른 온도에서 결정의 거시 상태는 단일 거시 상태가 아니라 실현될 수 있습니다. 큰 수똑같이 확률이 높은 상태.

열역학 제2법칙의 또 다른 공식은 다음과 같습니다. 총 엔트로피는 항상 자발적인 과정에서 증가합니다.

공정 중 엔트로피 증가 ΔS는 시스템으로 전달된 열량 Q와 열이 전달되는 온도 T의 비율을 초과하거나 같아야 합니다.

식 (26)은 수학적 표기법이다. 열역학 제2법칙. 이 방정식에서 부등호는 비가역적 자발적 과정을 나타내고 등호는 가역적 과정을 나타냅니다.

방정식(26)에 따르면, 시스템이 상태 1에서 상태 2로 가역적으로 전이하는 동안 엔트로피의 변화는 다음과 같이 정의될 수 있습니다.

ΔS = S2 – S1 = . (27)

위상 전환라고 불리는 열 효과가 동반됩니다. 상전이열ΔН f.p. , 등온 과정입니다(T f.p. = const). 물질 1몰의 상전이에 대한 엔트로피 변화는 다음과 같습니다.

ΔS f.p. = . (28)

물질이 녹거나 액체가 증발하거나 물질이 승화하는 과정에서는 질서 있는 구조가 파괴되므로 엔트로피가 증가합니다. 크리스탈 셀. 역과정: 결정화, 응축, 역승화는 시스템 장애의 감소를 동반하고 결과적으로 엔트로피의 감소를 동반합니다.

~에 온도 변화일정한 압력에서 T 1에서 T 2까지의 물질에서 엔트로피 변화는 다음 공식에 의해 결정됩니다.

C p = const이므로

ΔS = С р · ln. (서른)

등방성 공정용

C v = const에서

ΔS = С v · ln. (32)

표준엔트로피ΔS는 표준 조건에서 물질 1몰의 엔트로피입니다. 유동 중 표준 엔트로피 ΔS의 변화 화학 반응 Hess 법칙의 결과에 기초한 방정식을 사용하여 계산할 수 있습니다.

물질의 가장 혼란스러운 형태는 기체 상태이므로 화학 반응의 결과로 기체의 몰수가 증가하면 혼돈과 그에 따른 시스템의 엔트로피가 증가합니다.

일반적으로 결정되는 것은 엔트로피의 절대값이 아니라 특정 프로세스에서의 엔트로피 변화(S 2 – S 1)입니다. 이상 기체 1몰이 한 상태에서 다른 상태로 이동할 때 엔트로피의 변화를 계산하기 위해 공식이 사용됩니다.

열역학 제2법칙. 엔트로피.

두 번째 법칙은 혼돈의 척도(또는 질서의 척도)인 엔트로피 개념과 관련이 있습니다. 열역학 제2법칙에 따르면 우주 전체의 엔트로피는 증가합니다.

두 가지가있다 고전적 정의열역학 제2법칙:

켈빈과 플랑크

특정 온도의 저장소에서 일정량의 열을 추출하고 해당 열을 일로 완전히 변환하는 순환 과정은 없습니다. (짐을 들어 올리고 열원을 냉각시키는 것 외에는 아무것도 하지 않는 주기적으로 작동하는 기계를 만드는 것은 불가능합니다)

클라우지우스

덜 가열된 물체에서 더 가열된 물체로 열이 전달되는 결과만 나타나는 과정은 없습니다. (순환 공정은 불가능하며, 그 결과는 열 저장소를 냉각시켜 작품을 생산하는 것뿐임)

열역학 제2법칙의 두 가지 정의는 모두 에너지가 감소한다는 열역학 제1법칙에 의존합니다.

두 번째 법칙은 개념과 관련이 있습니다. 엔트로피(S).

엔트로피모든 프로세스에서 생성되므로 시스템의 작업 수행 능력 상실과 관련이 있습니다. 엔트로피 성장 - 자발적인 과정. 시스템의 부피와 에너지가 일정하면 시스템의 모든 변화는 엔트로피를 증가시킵니다. 계의 부피나 에너지가 변하면 계의 엔트로피는 감소한다. 그러나 우주의 엔트로피는 감소하지 않습니다.

에너지를 사용하려면 시스템에 에너지 수준이 높은 영역과 낮은 영역이 있어야 합니다. 유용한 일은 지역에서 에너지를 전달받은 결과로 생성됩니다. 높은 레벨그 지역에 에너지를 낮은 수준에너지.

에너지는 100% 일로 전환될 수 없다
엔트로피는 생성될 수 있지만 파괴될 수는 없다

열 엔진 효율

두 에너지 수준 사이에서 작동하는 열 엔진의 효율은 절대 온도로 결정됩니다.

eta = (T h - T c) / T h = 1 - T c / T h

eta = 효율성

T c = 온도 하한(K)

최대 효율을 달성하기 위해서는 Tc를 가능한 한 낮게 유지해야 합니다. 효과가 100%가 되려면 T c 가 켈빈 척도에서 0과 같아야 합니다. 실제로 이는 불가능하므로 효율성은 항상 1보다 작습니다(100% 미만).

엔트로피 변화 > 0
뒤집을 수 없는프로세스
엔트로피 변화= 0
양측프로세스(가역적)
엔트로피 변화< 0
불가능한프로세스(실행 불가능)

엔트로피는 한 시스템이 다른 시스템에 영향을 미치는 상대적 능력을 결정합니다. 에너지가 환경에 영향을 미칠 가능성이 감소하는 낮은 에너지 준위로 이동함에 따라 엔트로피는 증가합니다.

엔트로피의 정의

엔트로피는 다음과 같이 정의됩니다.

T = 절대온도(K)

시스템의 엔트로피 변화는 시스템의 온도 함량 변화로 인해 발생합니다. 엔트로피의 변화는 시스템의 온도 변화를 평균으로 나눈 값과 같습니다. 절대온도(고마워):

각 완전한 카르노 사이클에 대한 값(H/T)의 합은 0입니다. 이는 모든 양의 H가 반대되기 때문입니다. 부정적인 의미시간.

카르노 열주기

카르노 사이클은 이상적인 열역학적 사이클이다.

안에 열기관, 가스는 (가역적으로) 가열된 다음 냉각됩니다. 사이클 모델은 다음과 같습니다: 위치 1 --() --> 위치 2 --() --> 위치 3 --(등온 압축) --> 위치 4 --(단열 압축) --> 위치 1

위치 1 - 위치 2: 등온 팽창
등온 팽창. 공정 초기에 작동유체의 온도는 T h, 즉 히터의 온도입니다. 그런 다음 몸체는 히터와 접촉하게 되며, 히터는 QH의 양의 열을 등온적으로(일정한 온도에서) 전달합니다. 동시에 작동유체의 부피도 증가한다. Q H =∫Tds=T h (S 2 -S 1) =T h ΔS
위치 2 - 위치 3: 단열 팽창
단열(등엔트로피) 팽창. 작동유체는 히터와 분리되어 환경과의 열교환 없이 계속 팽창합니다. 동시에 온도는 냉장고 온도까지 감소합니다.
위치 3 - 위치 4: 등온 압축
등온 압축. 이때 온도 Tc를 갖는 작동 유체는 냉장고와 접촉하여 등온으로 압축되기 시작하여 냉장고에 열량 Qc를 제공합니다. Qc =Tc(S 2 -S 1)=Tc ΔS
위치 4 - 위치 1: 단열 압축
단열(등엔트로피) 압축. 작동 유체는 냉장고에서 분리되고 환경과의 열 교환 없이 압축됩니다. 동시에 온도는 히터의 온도까지 상승합니다.

등온 과정에서는 온도가 일정하게 유지됩니다. 단열 과정에서는 열 교환이 없으므로 엔트로피가 보존됩니다.

따라서 카르노 사이클을 T 및 S 좌표(온도 및 엔트로피)로 표현하는 것이 편리합니다.

열역학 법칙은 경험적으로(실험적으로) 결정되었습니다. 열역학 제2법칙은 엔트로피와 관련된 실험을 일반화한 것입니다. 시스템의 dS와 환경의 dS를 더하면 0 이상인 것으로 알려져 있습니다.