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See also:AXE DU See also:VOLUME F au See also:cycle de 5.Elementary See also:Carnot pour - See also:le See also:gaz. 16, Le • expérimental de vérification du Principle.Carnot du carnet a essayé d'See also:examiner son résultat par See also:les calculs simples suivants. Supposez que nous avons un See also:cylindre équipé d'un See also:piston sans friction, contenant 1 See also:gramme de l'See also:eau au too° C., et que la See also:pression de la See also:vapeur, à savoir 7õ millimètre, est dans l'équilibre avec de la pression See also:externe sur le piston à cette température. See also:Placez le cylindre en liaison avec une chaudière ou le See also:corps chaud à l'eau de C. The de lot° acquerra alors la température 101 du ° C., et absorbera la gramme-calorie de I de la chaleur. Un See also:certain gaspillage de See also:puissance motrice se produit ici parce qu'on permet à la la chaleur de passer d'un corps à l'autre à une température différente, mais la See also:perte est dans ce See also:cas-ci si petite quant à soit peu importante. Gardez le cylindre en See also:contact avec le corps chaud à 101° C. et permettez au piston de se lever. Il peut être fait pour effectuer le travail utile car la pression est maintenant de 27,7 millimètres. (ou 37,7 grammes par centimètre carré.) au-dessus de la pression externe. Continuez le See also:processus jusqu'à ce que toute l'eau soit convertie en vapeur. La chaleur absorbée du corps chaud sera presque 540 gramme-calories, la chaleur latente de la vapeur à cette température. L'See also:augmentation du volume sera approximativement 1620 c.c., le volume de 1 gramme de vapeur à cette pression et la température. Le travail effectué par la surpression sera les gramme-centimètres 37.7X1620=61,000 ou 0,61 d'un kilogrammetre. Enlevez le corps chaud, et permettez à la vapeur d'augmenter plus loin jusqu'à ce que sa pression soit 7õ millimètre et sa température est tombée au travail de C. The de too° qui pourrait être effectué dans See also:cette expansion est moins que la 10100th See also:partie d'un kilogrammetre, et peut être négligée pour le See also:but actuel. Placez le cylindre en contact avec le corps See also:froid au See also:loo C., et permettez à la vapeur de condenser à cette température. Aucun travail n'est effectué sur le piston, parce qu'il y a d'équilibre de pression mais une quantité de la chaleur égale à la chaleur latente de la vapeur au too° C. est indiquée au corps froid. L'eau est maintenant en son état initial, et le résultat du processus a dû gagner o•61 d'un kilogrammetre de travail en permettant à 540 gramme-calories de la chaleur de passer d'un corps au ° C. de sot à un corps au too° C. à l'aide d'un vapeur-See also:moteur idéalement See also:simple. Le travail procurable de cette façon de courtisent See also:des gramme-calories de la chaleur, ou la kilocalorie de t, serait évidemment le kilogrammetre 1,13 (= o•61 X I a). Prenant la même See also:gamme de la température, à savoir orteil au too° C., nous pouvons effectuer une série semblable d'opérations avec de l'See also:air dans le cylindre, au See also:lieu de l'eau et de la vapeur. Supposez le cylindre pour contenir le gramme de t d'air à l'orteil C. et à la pression de 7õ millimètre au lieu de l'eau. Comprimez-la sans perte de la chaleur (adiabatique), afin de soulever sa température pour piquer C. See also:Place il en contact avec le corps chaud au tot C., et permettez-lui d'augmenter à cette température, la chaleur absorbante du corps chaud, jusqu'à ce que son volume soit augmenté par la 374th partie (l'expansion par degré à la pression See also:constante). La quantité de la chaleur absorbée dans cette expansion, comme expliqué dans le § 14, sera la différence du détail chauffe ou la chaleur latente de l'expansion R '= calorie d'o69. Enlevez le corps chaud, et permettez au gaz d'augmenter plus loin en dehors du gain de See also:forme de la chaleur jusqu'à ce que sa température See also:tombe au too° C. Compress il au too° C. à son volume See also:original, soustrayant la chaleur de la See also:compression près que j'entre en contact avec le corps froid au too° C. The l'air est maintenant dans son état original, et le processus a été suivi dans l'See also:accord strict avec la règle de Carnot. La quantité de travail externe effectuée dans le cycle est facilement obtenue par l'aide du See also:diagramme d'indicateur ABCD (fig. 5), qui est approximativement un parallélogramme dans ce cas. Le See also:secteur du diagramme est égal à celui du rectangle BEHG, étant le produit de la See also:taille verticale SOIT, à savoir, l'augmentation de la pression par 1° au volume constant, par l'augmentation du volume BG, qui est s41rdof le volume à l'o° C. et 7õ millimètre, ou 2,83 c.c. L'augmentation de la pression SOIT est P$, ou de 2,03 millimètres, qui est équivalent à 2,76 GMS par centimètre carré. Le travail effectué dans le cycle est 2.76X2.83=7.82 GM. centimètre, ou gramme-mètre de 0782. La chaleur absorbée au tot° C. était gramme-calorie de 069, de sorte que le travail obtenu soit 0782/.069 ou 1,13 gramme-mètres par gramme-calorie, ou le kilogrammetre 1,13 par kilogramme-calorie. Ce résultat est avec précision identique à cela obtenu en employant F't=R/C(t±to). (3) où C et à sont des constantes inconnues. Un résultat semblable suit de son expression pour la différence du détail chauffe. Si on assume que ceci est constant et égal à C, l'expression pour F't devient R/ct, qui est identique ce qui précède si to=273. Supposer.' la chaleur spécifique à être également indépendante du volume, il prouve que la fonction F't devrait être constante. Mais cette prétention est contradictoire avec la théorie calorique de la chaleur latente de l'expansion, qui exige de la chaleur spécifique d'être une fonction du volume. Il semble en fait impossible de réconcilier le principe de Carnot avec la théorie calorique sur toutes les prétentions simples. Comme Carnot remarque: "les principes principaux sur lesquels la théorie de la chaleur se repose exigent la plupart d'examen soigneux. Beaucoup de faits expérimentaux semblent presque inexplicables dans l'état actuel de cette théorie." Le travail de Carnot a été plus See also:tard mis See also:sous une forme See also:analytique plus complète par E. Clapeyron de B. P (J possèdent de''6t; polytechn., See also:Paris, 1832, 14, p. 153), qui également s'est servi du diagramme de l'indicateur du See also:watt pour la première fois en discutant des problèmes physiques. Clapeyron a donné les expressions générales pour la chaleur latente d'une vapeur, et pour la chaleur latente de l'expansion See also:isotherme de n'importe quelle substance, en termes de fonction de Carnot, utilisant la See also:notation du calcul. Les expressions qu'il a données sont les mêmes sous la forme que ceux en service à aujourd'hui. Il a également donné l'expression générale pour la fonction de Carnot; et essayent de trouver sa variation par rapport à la température; mais n'ayant aucune meilleure donnée, il n'a réussi pas meilleur que Carnot. Malheureusement, en décrivant le cycle de Carnot, il a assumé la théorie calorique de la chaleur, et a fait quelques erreurs inutiles, que Carnot (qui, nous maintenant savons, étions un believer dans la théorie mécanique) avait fait See also:attention très à éviter. Clapeyron dirige on pour comprimer le gaz à la température plus See also:basse en contact avec le corps B jusqu'à ce que la chaleur désengagée soit égale à cela qui a été absorbée à température élevée.' Il suppose que le gaz contient en ce moment la même quantité de la chaleur qu'il a contenu dans son état original à température élevée, et que, quand le corps B est enlevé, le gaz sera reconstitué à son température originale, une fois comprimé à son volume initial. Cet is'still d'See also:erreur a attribué à Carnot, et a considéré comme objection mortelle à son raisonnement par presque tous les auteurs à aujourd'hui. 18, La théorie mécanique de Heat.Accordingto la théorie calorique, la chaleur absorbée dans l'expansion d'un gaz est devenue latente, comme la chaleur latente de la vaporisation d'un liquide, mais est demeurée dans le gaz et a été de nouveau évoluée sur comprimer le gaz. Cette théorie n'a donné aucune explication de la source de puissance motrice produite par expansion. La théorie mécanique avait expliqué la See also:production de la chaleur par See also:frottement en tant qu'étant due à la transformation du See also:mouvement évident dans une See also:agitation vive des molécules finales, mais elle n'avait jusqu'ici donné aucune explication définie de la production See also:inverse de la puissance motrice aux dépens de la chaleur. La théorie ne pourrait pas être considérée comme complet jusqu'à ce qu'on lui ait montré que dans la production du travail de la chaleur, une certaine quantité de la chaleur a disparu, et a cessé d'exister comme chaleur; et que cette quantité était identique que See also:cela qui pourrait être produit par la dépense du travail a produit. Le See also:premier rapport complet de la théorie mécanique de ce See also:point de vue est contenu dans quelques notes écrites par Carnot, environ 1830, mais éditées par son frère (la vie de Sadi Carnot, Paris, 1878). La prise de la différence du détail chauffe pour être •o78, il a estimé l'équivalent mécanique à 370 kilogrammetres. Mais il a entièrement identifié qu'il n'y avait aucune donnée expérimentale à ce moment-là disponible pour un essai quantitatif de la théorie, bien qu'elle ait semblé avoir les moyens une bonne explication qualitative des phénomènes. Il a donc projeté un certain nombre d'expériences cruciales telles que l'expérience "de prise poreuse", pour examiner l'équivalence de la chaleur et de la puissance motrice. Sa mort tôt dans 1836 a mis un arrêt à ces expériences, mais bon nombre d'entre elles depuis ont été indépendamment effectuées par d'autres observateurs. Le cas le plus évident de la production du travail de la chaleur 23, p. 263). En cet See also:article il a prouvé que la chaleur produite est dans l'expansion d'un gaz ou d'une vapeur, qui ont servi dans le premier par des courants ont produit par exemple suivi par See also:induction magnéto-électrique en tant que des moyens de calculer le rapport de l'équivalence, sur la même See also:loi que les courants voltaic. Par un simple et ingénieux la prétention que toute la chaleur qui a disparu avait été See also:arrangement il a réussi à mesurer la See also:transmission mécanique dépensée en produisant les courants, et a déduit l'équivalent mécanique de la chaleur et de l'énergie électrique. La quantité de travail mécanique exigée pour soulever 1 See also:livre de l'eau 10 F. (I Btu), comme trouvé par cette méthode, était 838 livres-See also:pied. Dans une See also:note supplémentaire au See also:papier il déclare qu'il a trouvé la valeur 770 livres-pied par la méthode plus directe de forcer l'eau _ par les tubes fins. Dans un papier "sur les changements du See also:ture de See also:Tempera- a produit par la raréfaction et la condensation. d'air "(Phil. mag., See also:mai 1845), il a fait les premières See also:mesures directes de la quantité de la chaleur désengagée en comprimant l'air, et également de la chaleur absorbée quand l'air a été See also:permis d'augmenter contre la pression atmosphérique; comme le résultat il a déduit la valeur 798 livres-pied pour l'équivalent mécanique de 1 Btu. Il a également prouvé qu'il n'y avait aucune absorption appréciable de la chaleur quand certainement, le déduisant du vieux principe, effectum d'aequat de causa. Assumant cela que la descente d'une See also:colonne de See also:mercure par laquelle un gaz a été comprimé était équivalente à l'ensemble de chaleur librement par la compression, il a déduit que le See also:chauffage d'un kilogramme de l'eau 1° C. correspondrait à la chute d'un See also:poids d'un kilogramme d'une taille d'environ 365 mètres. Mais See also:Mayer n'a apporté aucune évidence expérimentale fraîche, et n'a fait aucune See also:tentative de s'appliquer sa théorie aux équations fondamentales de la See also:thermodynamique. On l'a depuis demandé instamment que l'expérience de Gay-Lussac (1807), sur l'expansion du gaz d'un globe à l'autre (voir ci-dessus, le § 11), était See also:justification suffisante pour la prétention tacitement impliquée dans le calcul de Mayer. Mais le See also:Joule était le premier pour fournir l'interprétation correcte de cette expérience, et pour la répéter sur à échelle proportionnée avec des précautions appropriées. Le Joule était également le premier pour mesurer directement la quantité de la chaleur libérée par la compression d'un gaz, et pour montrer que la chaleur n'a pas été simplement rendue latente, mais disparue tout à fait comme chaleur, quand un gaz a fonctionné dans l'expansion. 19, déterminations du Joule de l'See also:honneur mécanique d'Equivalent.The de placer la théorie mécanique de la chaleur sur une See also:base expérimentale solide appartient presque exclusivement à J. P. Joule, qui a montré par l'expérience directe qui dans tous les cas les plus importants dans lesquels la chaleur a été produite par la dépense du travail mécanique, ou le travail mécanique a été produit aux dépens de la chaleur, il y avait un rapport constant de l'équivalence entre la chaleur produite et le travail a dépensé et See also:vice versa. Ses premières expériences étaient sur la relation du produit chimique et de l'énergie électrique dépensés à la chaleur produite en conducteurs métalliques et cellules voltaic et électrolytiques; See also:ces expériences ont été décrites dans une série de papiers édités dans le Phil. Mag., 1840-1843. Il a montré la première fois la relation, connue sous le nom de loi du Joule, que la chaleur produite dans un See also:conducteur de la résistance R par un C See also:courant est proportionnelle OU par à la seconde. Il a continué pour prouver que toute la chaleur produite dans n'importe quel See also:circuit voltaic était proportionnelle à la force électromotrice E de la See also:batterie aride au nombre d'équivalents electrolysed dans elle. See also:Faraday avait prouvé que la force électromotrice dépend de l'affinité chimique. Le Joule a mesuré la See also:correspondance chauffe de la See also:combustion, et a prouvé que la force électromotrice correspondant à une réaction chimique est proportionnelle à la chaleur de la combustion de l'équivalent électrochimique. Il a également mesuré l'cE.m.f. prié de décomposer l'eau, et a prouvé que quand une partie de la EC électrique d'énergie est ainsi dépensée dans un voltameter, la chaleur produite est moins que la chaleur de la combustion correspondant à la EC par une quantité représentant la chaleur de la combustion des gaz décomposés. Ses papiers jusqu'ici avaient été concernés par les relations entre l'énergie électrique, l'énergie chimique et la chaleur ce qui il a montré pour être mutuellement équivalent. Le premier papier en lequel il a discuté la relation de la chaleur à la transmission mécanique a été autorisé "sur les effets calorifiques de l'Magnéto-Électricité, et sur la valeur mécanique de la chaleur" (Brit. Assoc., 1843; Phil. La mag., transformée en travail et n'était pas simplement devenue latente. Le marc Seguin, dans son De l'See also:influence des Chemins de See also:fer (Paris, 1839), a fait une évaluation grossière de cette manière de l'équivalent mécanique de la chaleur, supposant que la perte de la chaleur représentée par la chute de la température de la vapeur sur augmenter était équivalente à l'effet mécanique produit par l'expansion. Il remarque également (See also:endroit CIT p. 382) that.it était absurde de supposer que "une quantité finie de la chaleur pourrait produire une quantité indéfinie d'See also:action mécanique, et qu'il était plus normal de supposer qu'une certaine quantité de la chaleur a disparu dans même l'See also:acte de produire la puissance motrice." J. R. Mayer (Annalen de See also:Liebig, 1842, 42, p. 233) a énoncé l'équivalence de la chaleur et travaille plus 1 que c'était pour cette See also:raison que See also:professeur W. See also:Thomson (See also:seigneur See also:Kelvin) a énoncé (Phil. mag., 1852, 4) au lequel "de l'air original de la démonstration de Carnot a été permis d'augmenter d'une façon telle que ne pas se développer échoue tout à fait," et qu'il a présenté les "corrections" attribuées à James Thomson et à maxwell de commis respectivement. En réalité 1 la transmission mécanique, et lui a précisé que la démonstration originale du Carnot mécanique n'exige aucune correction. 1 équivalent de la chaleur ne pourrait pas être d'une manière satisfaisante déduit des relations du détail chauffe, parce que la See also:connaissance du détail chauffe des gaz à ce moment-là était si d'incertain un caractère. Il a attribué la plupart de poids à ses déterminations postérieures de l'équivalent mécanique fait par la méthode directe de frottement des liquides. Il a prouvé que les résultats obtenus avec différents liquides, l'eau, mercure et See also:huile de See also:baleine de baleine, étaient identiques, à savoir, 782 livres-pied; et finalement répétant la méthode avec de l'eau, en utilisant toutes les précautions et améliorations que son expérience avait suggérées, il a obtenu la valeur 772 livres-pied, qui a été acceptée universellement pendant beaucoup d'années, et a eu besoin tout récemment du changement à cause de la définition plus exacte de l'unité de la chaleur, et de la See also:balance See also:standard de la température (voir la See also:CALORIMETRIE). La grande valeur du travail du Joule pour l'établissement général du principe de la conservation de la See also:configuration d'énergie dans la variété et la See also:perfection de l'évidence expérimentale qu'il a apportée. Il n'était pas suffisant de trouver la relation entre la chaleur et le travail mécanique ou d'autres formes d'énergie dans un cas See also:particulier. Il était nécessaire de prouver que la même relation a tenu dans tous les cas ce qui pourrait être examiné expérimentalement, et que le rapport de l'équivalence des différentes formes d'énergie, mesurées dans différentes manières, était indépendant de la façon de laquelle la See also:conversion a été effectuée et du matériel ou de la substance fonctionnante a utilisé. Comme résultat des expériences du Joule, nous sommes justifiés dans le See also:con- cluding cette chaleur est une forme d'énergie, et ce toutes ses transformations sont sujettes au principe général de la conservation de l'énergie. Pour la chaleur, le principe s'appelle la première loi de la thermodynamique, et peut être énoncé comme suit: Quand la chaleur est transformée en n'importe quel autre genre d'énergie, ou vice versa, toute la quantité d'énergie See also:demeure invariable; c'est-à-dire, la quantité de la chaleur qui disparaît est équivalente à la quantité de l'autre genre d'énergie produit et vice versa. Le nombre d'unités de travail mécanique équivalentes à une unité de la chaleur s'appelle généralement l'équivalent mécanique de la chaleur, ou l'équivalent du Joule, et est dénoté par la See also:lettre J. Its la valeur que numérique dépend des unités utilisées pour la chaleur et l'énergie mécanique respectivement. Les valeurs de l'équivalent en termes d'unités le plus généralement utilisées à l'See also:heure actuelle sont comme suit: 777 livres-pied (U. équivalent de See also:Th de tot B. de See also:Lat. 45°)are (livre deg.Fahr.) 1399 livres-pied "" de degré de t livre. C. 426,3 kilogrammetres t kilogram-deg.C. ou kilocalorie. 426,3 gramme-degrés des grammetres t. C. ou calorie. 4.18o gramme-degré des Joules t. C. ou calorie. L'eau pour les unités de la chaleur est censée être prise à 20° C. ou 68° F., et le degré de la température est censé être mesuré par le thermomètre d'hydrogène. L'accélération de la pesanteur dans la See also:latitude 45° est prise en tant que 980,7 C.See also: La deuxième loi de la thermodynamique est un See also:titre souvent employé pour dénoter le principe ou une certaine expression mathématique équivalente de Carnot. Dans certains cas ce titre n'est pas conféré selon le principe de Carnot lui-même, mais sur un certain See also:axiome duquel le principe peut être indirectement déduit. Ces axiomes, cependant, ne peuvent pas directement être appliqués en règle générale, de sorte qu'il semble préférable de prendre le principe de Carnot lui-même comme deuxième loi. Il peut observer que, comme question de l'See also:histoire, le principe de Carnot a été établi et généralement admis avant le principe de la conservation de l'énergie pour la chaleur, et que de ce point de vue les titres, d'abord et les deuxièmes See also:lois, ne sont pas particulièrement appropriés. 20, La See also:combinaison du principe de Carnot avec le papier très instructif mécanique de Theory.A, comme montrant l'état de la science de la chaleur au sujet de ce See also: En s'appliquant ses formules aux vapeurs, il a obtenu une expression pour la saturation-pression de la vapeur, qui était conforme à la See also:formule empirique de See also:Roche, et a satisfait d'autres données expérimentales sur la supposition que le coefficient de l'expansion de la vapeur était •00423, et sa chaleur spécifique 1.69-values qui est maintenant connue pour être impossible, mais qui a semblé alors donner une explication très satisfaisante des phénomènes. L'essai de See also:Hermann See also:Helmholtz, sur la conservation de la force (See also:Berlin, 1847), discute tous les cas connus de la transformation de l'énergie, et est juste considéré en tant qu'un des bornes See also:limites en See also:chef dans l'établissement du énergie-principe. Helmholtz donne un rapport excellent du principe fondamental pour la chaleur, mais des marques aucune tentative de formuler les équations correctes de la thermodynamique sur la théorie mécanique. Il précise l'erreur du calcul de Holtzmann (et Mayer) de l'équivalent, mais admet qu'il est See also:soutenu par les expériences de Joule's, bien qu'il ne semble pas apprécier la valeur vraie du travail du Joule. Il considère que les formules de Holtzmann sont bien soutenues par expérience, et est beaucoup préférable à Clapeyron, parce que la valeur de la fonction indéterminée F't est trouvée. Mais il ne note pas que les équations de Holtzmann sont fondamentalement contradictoires avec la conservation de l'énergie, parce que l'équivalent de la chaleur du travail externe effectué est censé demeurer dans le gaz. Qu'une quantité de la chaleur équivalente au travail effectué disparaît réellement quand un gaz fonctionne dans l'expansion, était le premier montré par Joule dans le papier sur la condensation et la raréfaction d'air (1845) déjà s'est rapporté. À la conclusion de cet article il s'est senti justifié par évidence expérimentale directe en réaffirmant certainement l'hypothèse de Seguin (endroit CIT p. 383) que "la vapeur tandis que l'extension dans le cylindre perd la chaleur dans la quantité exactement proportionnelle à la force mécanique développée, et que sur la condensation de la vapeur la chaleur a ainsi convertie en puissance n'est pas donné en arrière." Il n'a pas vu sa manière de réconcilier cette conclusion avec la description de Clapeyron du cycle de Carnot. À une date ultérieure, dans une lettre à professeur W. Thomson (seigneur Kelvin) (1848), il a précisé que, puisque, selon ses propres expériences, le travail effectué dans l'expansion d'un gaz à la température constante est équivalent à la chaleur absorbée, en égalisant les expressions de Carnot (données dans § 17) pour le travail effectué et la chaleur absorbée, la valeur de la fonction F't de Carnot doit être égale à J/t, afin de réconcilier son principe avec la théorie mécanique. Professeur W. Thomson a donné un exposé de la théorie de Carnot (Soc. de trans. See also:Roy. 
Edin., See also:janv. 1849), dans lequel il a identifié l'See also:anomalie entre le rapport de Clapeyron et les expériences du Joule, mais n'a pas vu sa See also:sortie de la difficulté. Il donc a adopté le principe de Carnot provisoirement, et a procédé calculer une table des valeurs de la fonction F't de Carnot, des valeurs de la See also:total-chaleur et de la vapeur-pression de la vapeur-alors récemment déterminées par See also:Regnault (Memoires de l'See also:Institut de Paris, 1847). En effectuant le calcul, il a supposé que le volume spécifique v de vapeur saturée à n'importe quelle température T et pression p est cela indiqué par les lois gazeuses, pv=RT. Les résultats sont autrement corrects autant que les données de Regnault sont précises, parce que les valeurs de l'efficacité par degré F't ne sont affectées par aucune prétention en ce qui concerne la nature de la chaleur. Il a obtenu les valeurs de l'efficacité F't sur une gamme finie de t à l'o° C., en ajoutant vers le haut des valeurs de F't pour les degrés séparés. Cette dernière démarche est contradictoire avec la théorie mécanique, mais est la méthode correcte sur la prétention que la chaleur donnée jusqu'au See also:condensateur est égale à cela prise de la source. Les valeurs qu'il a obtenues pour F't été d'accord très bien avec ceux précédemment donnés par Carnot et Clapeyron, et ont prouvé que cette fonction diminue avec l'élévation de la température rudement dans le rapport inverse de T, comme suggéré par Joule. R. J•. E. See also:Clausius (See also:annonce de Pogg., 18ö, 79, p. 369) et W. J. M. See also:Rankine (Soc. de trans. Roy. Edin., 18ö) étaient le premier pour développer les équations correctes de la thermodynamique sur la théorie mécanique. Quand la chaleur a été fournie à un corps pour changer la sa température ou état, pièce resté dans le corps en tant qu'énergie calorifique intrinsèque E, mais la partie a été convertie en travail externe de l'expansion W et a cessé d'exister comme chaleur. La pièce restante dans le corps était toujours la même pour le même changement de l'état, de quelque manière qu'exécuté, selon les exigences de l'axiome fondamental de Carnot, mais la pièce correspondant au travail externe était nécessairement différente pour différentes valeurs du travail effectué. Ainsi dans n'importe quel cycle dans lequel le corps a été exactement reconstitué à son état initial, la chaleur restante dans le corps serait toujours identique, ou lequel Carnot le met, les quantités de la chaleur absorbées et indiquées dehors dans ses transformations diverses "sont exactement compensées," autant que le corps est concerné. Mais les quantités de la chaleur absorbées et indiquées dehors ne sont pas nécessairement égales. Au contraire, elles diffèrent par l'équivalent du travail externe effectué dans le cycle. Le principe d'Applyingtthis à la caisse de vapeur, Clausius a déduit un fait précédemment inconnu, qui la chaleur spécifique de la vapeur maintenue dans un état de saturation est négative, qui a été également déduite par Rankine (endroit le CIT.) temps à peu près identique. En s'appliquant le principe aux gaz Clausius suppose (avec Mayer et Holtzmann) qui la chaleur absorbée par un gaz dans l'expansion isotherme est équivalente au travail effectué, mais il ne semble pas être mis au courant de l'expérience du Joule, et les raisons qu'il apporte à l'appui de cette prétention ne sont pas concluantes. Ce étant admis, il déduit See also:seul du principe d'énergie les propositions déjà données par Carnot concernant des gaz, et See also:montre en outre que la chaleur spécifique d'un gaz parfait doit être indépendante de la densité. Dans la deuxième partie de son papier il présente le principe de Carnot, qu'il cite comme suit: "l'exécution du travail est équivalente à un transference de la chaleur d'un chaud à un corps froid sans quantité de la chaleur étant de ce fait diminuée." Ce n'est pas la manière de Carnot d'énoncer son principe (voir le § 15), mais a l'effet d'exagérer l'importance de la prétention inutile de Clapeyron. En égalisant les expressions données par Carnot pour le travail effectué et la chaleur absorbée dans l'expansion d'un gaz, il déduit (après Holtzmann) la valeur J/t pour la fonction F't (que de Carnot Clapeyron dénote par 1/C). Il prouve que cette prétention donne des valeurs de la fonction de Carnot ce qui sont conformes See also:assez bien à ceux calculées par Clapeyron et Thomson, et qu'ils mènent aux valeurs de l'équivalent mécanique ne différant pas considérablement de ceux du Joule. Substituant la valeur JIT à C dans les expressions analytiques données par Clapeyron pour la chaleur latente de l'expansion et de la vaporisation, ces relations sont immédiatement réduites à leur forme See also:moderne (voir la THERMODYNAMIQUE, le § 4). Être unacquainted avec le travail original de Carnot, mais identifiant l'inadmissibilité de la description de Clapeyron du cycle de Carnot, Clausius a substitué une See also:preuve conformée à la théorie mécanique, qu'il a basée sur l'axiome que l'"chaleur ne peut pas de elle-même passage de froid à chaud." La preuve sur cette base implique l'application du principe d'énergie, qui ne semble pas être nécessaire, et l'axiome auquel l'See also:appel final est fait ne semble pas plus convainquant que Carnot. Étrange pour dire, Clausius pas dans cette élasticité de papier l'expression pour l'efficacité dans un cycle de Carnot de la gamme finie (le See also: Professeur W. Thomson (seigneur Kelvin) dans un papier "sur la théorie See also:dynamique de la chaleur" (Soc. Edin., 1851 de trans. Roy., d'abord édité dans le Phil. Mag., 1852) a donné un rapport très clair de la position de la théorie à ce moment-là. Il a prouvé que la valeur F't = J/t, assumé pour la fonction de Carnot par Clausius sans n'importe quelle justification expérimentale, s'est reposée seulement sur l'évidence de l'expérience du Joule, et ne pourrait pas probablement être vrai à toutes les températures. Assumant la valeur J/t avec cette réservation, il a donné comme expression pour l'efficacité sur une gamme finie t, à au C., ou Tl à aux ABS, le résultat, W/H=(tito)/(t'+273) = (T1To)/Ti. (4) qui, il a observé, est d'accord sous la forme avec cela trouvé par Rankine. 21, La balance absolue de la fonction de Temperature.Since Carnot est la même pour toutes les substances à la même température, et est une fonction de la température seulement, il fournit des moyens de mesurer la température indépendamment des propriétés de n'importe quelle substance particulière. Cette proposition a été faite la première fois par seigneur Kelvin (Phil. mag., 1848), qui a proposé que le degré de la température devrait être choisi de sorte que l'efficacité d'un moteur parfait à un point quelconque de la balance devrait être identique, ou que la fonction F't de Carnot devrait être constante. Ceci donnerait l'expression la plus simple pour l'efficacité sur la théorie calorique, mais la balance ainsi obtenu, quand les valeurs de la fonction de Carnot ont été calculées à partir des observations de Regnault sur la vapeur, s'est avérée pour différer considérablement de la balance du mercure ou du l'air-thermomètre. À une date ultérieure, quand il est apparu clairement que la valeur de la fonction de Carnot était presque tout à fait proportionnelle au réciproque de la température T mesurée à partir du zéro See also:absolu du thermomètre de gaz, il a proposé une méthode plus simple (Phis. trans., 1854), à savoir, pour définir la température absolue 0 comme proportionnel au réciproque de la fonction de Carnot. Sur cette définition de température absolue, l'expression (0 -0)/O pour l'efficacité de a ne peuvent pas faire un cycle avec du See also:BI de limites et 0o serait exact, et c'est devenu un problème le plus important pour déterminer à quelle distance la température T par le thermomètre de gaz a différé de la température absolue O. With cet See also:objet qu'il a conçu une méthode très sensible, connue sous le nom de "l'expérience de prise poreuse" (voir la THERMODYNAMIQUE) d'examiner la déviation du thermomètre de gaz de la balance absolue. Les expériences ont été effectuées en même temps que le Joule, et finalement eues en montrant (Phil. trans., 1862, "sur les effets thermiques des fluides dans le mouvement") que les déviations du thermomètre d'air de la balance absolue comme au-dessus de défini soyez presque négligeable, et que dans le cas de l'hydrogène de gaz les déviations sont si See also:petites qu'un thermomètre contenant ce gaz puisse être pris pour tous les buts pratiques comme étant d'accord exactement avec la balance absolue à toutes les températures ordinaires. Pour cette raison le thermomètre d'hydrogène a depuis été généralement adc.pted comme See also:norme. 22, La disponibilité de la chaleur de Combustion.Taking les kilogrammetres 1,13 de valeur par kilocalorie pour la chute de 1° C. de la température au loo° C., Carnot essayé pour estimer l'exécution possible d'un vapeur-moteur recevant la chaleur à 1õ° C. et la rejetant au ô° C. Assuming l'exécution pour être simplement proportionnelle à la chute de la température, le travail effectué pour la chute 1ò° serait 134 kilogrammetres par kilocalorie. Effectuer un calcul précis a exigé une connaissance de la variation de la fonction F't avec la température. Prenant la formule précise du § 20, le travail procurable est 118 kilogrammetres par kilocalorie, qui est 28% de 426, l'équivalent mécanique de la kilocalorie dans les kilogrammetres. Carnot a précisé que la chute de 1ò° C. utilisée dans le vapeur-moteur était seulement une petite fraction de toute la chute de la température procurable par la combustion, et a rendu une évaluation de toute la puissance disponible si la chute de totalité pourrait être utilisée, laissant pour la diminution probable de la fonction F't avec l'élévation de la température. Son évaluation était 3,9 millions de kilogrammetres par kilogramme de See also:charbon. C'était certainement une sur-estimation, mais était étonnamment étroite, considérant les données maigres à sa disposition. En réalité la fraction de la chaleur de la combustion disponible, même dans un moteur idéal et indépendamment des limitations pratiques, est beaucoup moins que pourrait être impliqué de la formule d'efficacité du cycle de Carnot. En appliquant cette formule pour estimer la disponibilité de la chaleur elle est habituelle pour prendre la température procurable par la combustion du See also:carburant comme See also:limite supérieure de la température dans la formule. Pour le See also:carbone brûlé en air à la pression constante sans n'importe quelle perte de la chaleur, les produits de la combustion pourraient être 2300° augmentés C. dans la température, supposant que le détail chauffe des produits étaient constant et qu'il n'y avait aucune See also:dissociation. Si toute la chaleur pourrait être assurée au fluide de fonctionnement à cette température, celui du condensateur étant le ô° C., l'efficacité possible par la formule du § 20 serait 89%. Mais la combustion évidemment ne peut pas maintenir tellement haut une température si la chaleur est sans interruption soustraite par une chaudière. Supposez que 0'est la température maximale de la combustion comme au-dessus d'estimé, 0"la température de la chaudière, et 9° qui du condensateur. De la chaleur entière assurée par la combustion représentée par l'élévation de la température 8'-6°, la fraction (0'-o")/(o'-00) est le maximum qui pourrait être fourni à la chaudière, la fraction (B"-o°)/(9'-b°) étant emportée avec les gaz de rebut. De la chaleur assurée à la chaudière, la fraction (0"-0°)/0 "pourrait théoriquement être converti en travail. Le problème dans le cas d'un moteur en utilisant un fluide de fonctionnement séparé, comme un vapeur-moteur, est de trouver ce qui doit être la température 0"de la chaudière afin d'obtenir la plus grande possible fraction de la chaleur de la combustion sous forme de travail. Il est facile de prouver que 0"doit être le See also:moyen géométrique de 0'et de 0°, ou 6" = jO'Oo. Prenant les ABS 6'-9°=2300° C., et 0°=313° comme avant, nous trouvons 0"= les ABS 903° ou la chaleur de 6ó° C. The assurée à la chaudière est alors 74,4% de la chaleur de la combustion, et de ce 65,3 % est converti en travail, donnant une efficacité possible maximum de 49% au lieu de 8g %. avec la chaudière à 1õ° C., l'efficacité possible, calculée d'une façon semblable, serait 26,3%, qui prouve que l'augmentation possible de l'efficacité en augmentant la température ambiante n'est pas aussi See also:grand comme est habituellement supposé. Si la température de la chaudière étaient augmentées à 300° C., correspondant à une pression de 12õ livre par See also:po carré, qui est de temps en temps surpassé dans les flash-chaudières modernes, l'efficacité possible serait 40%. La chaleur perdue de la chaudière, parfaitement efficace supposé, serait dans ce cas-ci r 1 %, dont moins qu'un See also:quart pourrait être utilisé sous forme de travail. Carnot a prévu qu'afin d'utiliser un plus grand pourcentage de la chaleur de la combustion il serait nécessaire d'utiliser une série de fluides de fonctionnement, de la chaleur perdue d'une chaudière et de portion de condensateur pour fournir le prochain de la série. Ceci a été effectué réellement dans quelques cas, par exemple vapeur et SO2, quand les circonstances spéciales existent pour compenser la complication supplémentaire. Améliorations dans le vapeur-moteur puisque le temps de Carnot ont été principalement dans la direction de réduire en raison de rebut de la condensation et de la fuite par expansion multiple, surchauffant, &See also:amp;c. Le gain par la température ambiante accrue a été comparativement See also:petit dû aux limitations de la pression, et les meilleurs vapeur-See also:moteurs modernes n'utilisent pas plus de 20% de la chaleur de la combustion. C'est en réalité une fraction très respectable de la limite idéale de the de 40% ci-dessus calculé sur la prétention de la pression initiale de 12õ livre, avec une chaudière parfaitement efficace et une expansion complète, et avec un moteur idéal qui ne gaspille pas la puissance motrice disponible par la condensation complète de la vapeur avant qu'il soit retourné à la chaudière. 23. Les avantages de Combustion.As See also:interne Carnot ont précisé, l'See also:avantage en chef d'employer l'air atmosphérique comme un fluide de fonctionnement dans un chaleur-moteur se situe dans la possibilité de donner le toit de la chaleur directement par la combustion interne. Ceci évite la See also:limitation imposée par l'utilisation d'une chaudière séparée, qui car nous avons vu réduit l'efficacité possible au moins 50%. Même avec la combustion interne, cependant, la gamme complète de la température n'est pas disponible, parce que la chaleur ne peut pas commodément dans la See also:pratique être communiquée au fluide de fonctionnement à la température constante, dû à la gamme étendue de l'expansion à la température constante exigée pour l'absorption d'une quantité suffisante de la chaleur. les Air-moteurs de ce See also:type, tels que See also:Stirling ou Ericsson, prenant dans la chaleur à la température constante, bien que théoriquement le plus parfait, sont encombrants et mécaniquement inefficaces. Dans des moteurs pratiques la chaleur est produite par la combustion d'un mélange explosif au volume constant ou à la pression constante. La chaleur n'est pas tout communiquée à température élevée, mais sur une gamme de la température de cela du mélange au début de la combustion à la température maximale. L'exemple le plus tôt de ce type de moteur est le moteur de See also:lycopodium de M.m. See also:Niepce, discuté par Carnot, dans lequel un mélange combustible de See also:poudre d'air et de lycopodium à la pression atmosphérique a été mis à feu dans un cylindre, et a travaillé à un piston. Les premiers gaz-moteurs de E. Lenoir (18õ) et N. See also:Otto et E. See also:Langen (1866), actionné d'une façon semblable avec le gaz d'éclairage au lieu du lycopodium. La combustion dans ce cas-ci est effectuée pratiquement au volume constant, et l'efficacité maximum théoriquement procurable est 1-log, r/(r-1), où r est le rapport de la température maximale 0'à la température initiale 6°. Afin d'obtenir cette efficacité il serait nécessaire de suivre la règle de Carnot, et augmente le gaz après allumage sans perte ou gain de la chaleur de 0'vers le See also:bas à 6°, et puis de la comprimer à 0° à son volume initial. Si l'élévation de la température dans la combustion étaient 2300° C., et la température initiale étaient l'o° C. ou les ABS 273°, l'efficacité théorique serait 73'3%, qui est beaucoup plus grand que qui procurable avec une chaudière. Mais afin d'atteindre cette valeur, il serait nécessaire d'augmenter le mélange environ à 270 fois son volume initial, qui est évidemment inutilisable. En raison de l'expansion inachevée et du refroidissement See also:rapide des gaz de chauffage par la grande See also:surface exposée, l'efficacité réelle du moteur de Lenoir était moins de 5%, et d'Otto et du Langen, avec une expansion plus rapide, environ 1o%. Carnot a prévu qu'afin de rendre un moteur de ce type pratiquement efficace, il serait nécessaire de comprimer le mélange avant l'allumage. La compression est salutaire de trois manières: (r) elle permet une plus grande gamme d'expansion après allumage; (2) elle soulève la pression efficace See also:moyenne, et améliore ainsi l'efficacité mécanique et la puissance proportionnellement à la taille et au poids; (3) elle réduit la perte de la chaleur pendant l'allumage en réduisant la surface exposée aux gaz chauds. Dans le moteur moderne de gaz ou d'essence, la compression est utilisée comme dans le cycle de Carnot, mais l'efficacité possible est limitée pas tellement par des considérations de la température comme par des limitations de volume. Elle est inutilisable avant que la combustion au volume constant pour comprimer un mélange riche à beaucoup moins que le kth de son volume initial, et, pour la simplicité mécanique, la gamme de l'expansion soit rendue égale à celle de la compression. Le cycle utilisé a été fait breveter en 1862 par Beau de Rochas (d. 1892), mais était premier avec succès effectué par Otto (1876). Il diffère du cycle de Carnot en utilisant la réception et le rejet de la chaleur au volume constant au lieu de à la température constante. Ce cycle n'est pas aussi efficace pendant que le cycle de Carnot pour des limites indiquées de la température, mais, pour les limites indiquées du volume imposées, lui donne un See also:rendement beaucoup plus élevé que le cycle de Carnot. L'efficacité dépend seulement de la gamme de la température dans l'expansion et la compression, et est donnée par la formule (0 '-0")/O ', où 0 'est la température maximale, et 0 "la température à la See also:fin de l'expansion. La formule est identique à celle pour le cycle de Carnot avec la même gamme de la température dans l'expansion. Le rapport 9'/0 "est ry-1, où r est le rapport indiqué de l'expansion ou de la compression, et y est le rapport du détail chauffe du fluide de fonctionnement. Assumant le fluide de fonctionnement pour être un gaz parfait avec les mêmes propriétés que l'air, nous devrions avoir 7=1'41. Prenant r = 5, la formule donne 48% pour l'efficacité possible maximum. Les produits réels de la combustion changent avec la nature du carburant 148 utilisé, et ont les propriétés différentes de l'air, mais l'efficacité s'avère pour changer avec la compression de la même manière quant à l'air. Pour cette raison un comité de l'établissement des ingénieurs dans 1905 a recommandé l'See also:adoption du l'air-standard pour estimer les effets de changer le rapport de compression, et a défini l'efficacité relative d'un moteur à combustion interne comme rapport de son efficacité observée à cela d'un air-moteur parfait avec la même compression. 24 Effet de dissociation, et augmentation de la chaleur spécifique -- un des effets de la chaleur les plus importants est la décomposition ou la dissociation des molécules composées. Juste comme les molécules d'une vapeur combinent avec l'évolution de la chaleur pour former les molécules plus compliquées du liquide, et pendant que les molécules liquides exigent de l'addition de la chaleur d'effectuer leur séparation dans des molécules de vapeur; ainsi dans le cas des molécules des différentes sortes qui combinent avec l'évolution de la chaleur, l'See also:inversion du processus peut être effectuée par l'agence de la chaleur, ou indirectement en assurant la quantité requise d'énergie par méthodes électriques ou autres. Juste un s que la chaleur latente de la vaporisation diminue avec l'élévation de la température, et la pression des molécules dissociées de vapeur augmente, ainsi dans le cas des molécules composées en général la chaleur de la combinaison diminue avec l'élévation de la température, et la pression des produits de la dissociation augmente. Évidemment l'anhydride carbonique composé, CO2, est en partie dissocié dans l'See also:oxyde de carbone et l'oxygène à températures élevées, et cela que la proportion dissociée augmente avec l'élévation de la température. Il y a une See also:analogie très étroite entre ces phénomènes et la vaporisation d'un liquide. Les lois qui régissent la dissociation sont les mêmes lois fondamentales de la thermodynamique, mais les relations impliquées sont nécessairement plus complexes à cause des difficultés spéciales de présence de différents genres de molécules et et actuelles pour la See also:recherche précise dans le cas où la dissociation ne commence pas à être appréciable jusqu'à ce qu'une haute température soit atteinte. Il est facile, cependant, pour voir que l'effet général de la dissociation doit See also:devoir diminuer la température disponible de la combustion, et toutes les expériences vont prouver que dans les mélanges combustibles ordinaires l'élévation de la température réellement atteinte est beaucoup moins que cela calculé comme dans le § 22, sur la prétention que la chaleur entière de la combustion est dégagée et communiquée aux produits de la chaleur spécifique constante. Le défaut de la température observé peut être représenté près à supposer que la chaleur spécifique des produits de la combustion augmente avec l'élévation de la température. C'est la caisse pour le See also:CO2 même aux températures ordinaires, selon Regnault, et probablement également pour l'air et la vapeur à températures élevées. L'augmentation de la chaleur spécifique est un See also:accompagnement nécessaire de dissociation, et de quelques See also:points de vue peut être considéré en tant que simplement autre manière d'énoncer les faits. C'est la méthode la plus commode à adopter dans le cas des produits de la combustion se composant d'un mélange du CO2 et de la vapeur avec un grand excès des gaz inertes, parce que les relations de l'équilibre des molécules dissociées de tant de différentes sortes seraient trop complexes à l'autorisation de n'importe quelle autre méthode d'expression. Il est évident du recherche du commis de Dugald, du H. le Chatelier et de d'autres que la chaleur spécifique apparente des produits de la combustion dans un gaz-moteur peut être prise en tant qu'approximativement •34 à •33 au lieu de •24 aux températures fonctionnantes entre r000° C. et 17o0° C., et que le rapport du détail chauffe est au sujet de 1•2g au lieu de 1•41. Ceci limite la disponibilité de la chaleur de la combustion en réduisant l'élévation de la température réellement procurable dans la combustion au volume constant de 30 ou de 40%, et également en réduisant la gamme de la température 0', 'B "pour un rapport donné de l'expansion r de r'41 à r•29. La formule donnée dans le § 22 n'est plus tout à fait exacte, parce que le rapport du détail chauffe du mélange pendant la compression n'est pas identique à celui des produits de la combustion pendant l'expansion. Mais puisque le travail effectué dépend principalement de la courbe d'expansion, le rapport de la gamme de la température dans l'expansion (B'-b") à la température maximale 0' élasticité immobile une approximation très bonne à l'efficacité possible. Prenant r = 5, comme avant que, pour le rapport de compression, l'efficacité possible soit réduite de 48% à 38%, si 7=1.29 au lieu de 1,41. Un grand gaz-moteur de aujourd'hui avec r = 5 peut actually[TRANSFERENCE DE LA CHALEUR réaliser pas moins de l'efficacité indiquée par 34%, qui est See also:go% du possible maximum, montrant comment parfaitement toutes les pertes de chaleur évitables ont été réduites au minimum. On le See also:demande instamment souvent que le gaz-moteur est relativement moins efficace que le vapeur-moteur, parce que, bien qu'il ait une efficacité absolue beaucoup plus élevée, il n'utilise pas si grand une fraction de sa température ambiante, comptant cela du vapeur-moteur de la température de la chaudière à celle du condensateur, et à celle du gaz-moteur de la température maximale de la combustion à celle d'air. Ce n'est pas tout à fait juste, et a provoqué la notion erronée que "il y a une immense marge pour l'amélioration dans le gaz-moteur," qui n'est pas le cas si les limitations pratiques du volume sont correctement considérées. Si l'expansion pourrait être effectuée selon le principe de Carnot de l'efficacité maximum, vers le bas à la limite inférieure de la température 0o, avec le rejet de la chaleur chez See also:Bo pendant la compression à la See also:Vo originale de volume, il aucun doute serait possible d'obtenir une efficacité idéale presque de 8o%. Mais ce serait tout à fait inutilisable, car il exigerait l'expansion environ à la Vo de temps d'See also:ioo, ou 500 fois le volume de compression. Un certain avantage aucun doute pourrait être obtenu en portant l'expansion au delà du volume original. Ceci a été fait, mais ne s'avère pas en valeur la complication supplémentaire. Une méthode plus pratique, qui a été appliquée par Diesel pour le combustible liquide, est de présenter le carburant à la fin de la compression, et ajuste l'See also:approvisionnement d'une telle façon quant à la combustion d'élasticité à la pression presque constante. Ceci permet pour utiliser une compression plus élevée, avec une augmentation correspondante du rapport de l'expansion et de l'efficacité théorique. Avec un rapport de compression de 14, une efficacité indiquée de 40% a été obtenue de cette façon, mais dû aux complications additionnelles l'efficacité de See also:frein était seulement 31%, qui est à peine n'importe quelle amélioration sur l'efficacité de frein de 30% obtenu avec le type See also:ordinaire de gaz-moteur. Bien que le principe de Carnot permette pour calculer dans tous les cas ce que l'efficacité possible limiteuse serait pour n'importe quel genre de cycle si toutes les pertes de chaleur étaient supprimées, il est très nécessaire, en s'appliquant le principe aux cas pratiques, pour tenir See also:compte de la possibilité d'éviter les pertes de chaleur qui sont censées être absentes, et d'autres limitations pratiques dans le fonctionnement du moteur réel. Une immense quantité de temps et d'ingéniosité a été perdue dans les efforts pour réaliser les marges impossibles de l'efficacité idéale, qui une étude approfondie des conditions pratiques aurait montré pour être illusoire. Comme Carnot remarque à la conclusion de son essai: l'"économie du carburant est seulement un des conditions que un chaleur-moteur doit satisfaire; dans beaucoup de cas elle est seulement secondaire, et doit souvent mener aux considérations de la sûreté, de la force et des qualités de See also: L'information et commentaires additionnelsIl n'y a aucun commentaire pourtant pour cet article.
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