Full resolution (JPEG) - On this page / på denna sida - Sidor ...
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
Below is the raw OCR text
from the above scanned image.
Do you see an error? Proofread the page now!
Här nedan syns maskintolkade texten från faksimilbilden ovan.
Ser du något fel? Korrekturläs sidan nu!
This page has never been proofread. / Denna sida har aldrig korrekturlästs.
135
Termodynamik
136
Tryck-volym-diagram för en Carnots kretsprocess
mellan isotermerna Ti och T2 samt adiabaterna IG och
K2. Det utförda arbetet representeras av ytan ABCD.
vudsatsen, entropiprincipen el. andra
huvudsatsen samt N e r n s t s värmete
o-r e m el. tredje huvudsatsen.
Första huvudsatsen reglerar det
kvantitativa sambandet mellan olika energiformer.
Tänka vi oss ett från omgivningen
fullständigt isolerat system, som sålunda varken kan
mottaga el. avge någon energi utåt, måste
dess sammanlagda energiförråd vara konstant.
Avtar dess förråd av någon särskild
energiform genom en process, som äger rum inom
systemet, måste alltså dess förråd av någon
annan energiform ha ökats i motsv. grad.
Olika energiformer mätas nu ofta i olika
enheter, men genom försök av ovan antydd art
kan man finna förhållandet mellan dessa
enheter. Så har man t. ex. den mekaniska
vär-meekvivalenten: 1 kcal (enhet för
värmeenergi) motsvarar 427 kgm (enhet för arbete) ;
1 joule (elektrisk energienhet) motsvarar
0,239 gcal (värmeenhet).
Ur första huvudsatsen kan man ej härleda
åt vilket håll energiomsättningarna i
verkligheten förlöpa, om t. ex. i ett givet fall
mekaniskt arbete kommer atc övergå till värme
el. tvärtom. Detta kan man däremot med
hjälp av andra huvudsatsen. Den grundades
urspr. på studiet av den Carnotska
kretsprocessen (med kretsprocess menas en sådan
process, vari de deltagande kropparna
återkomma till sitt ursprungliga tillstånd) med en
ideal gas (se C a r n o t, N. L. S.).
Vi anta, att gasen vid genomlöpandet av
isotermen A—B (se diagram) mottager
värmemängden Qi vid absoluta temp. T± och vid
genomlöpandet av isotermen C—D avger
värmemängden Q2 vid absoluta temp. T2. Vid
genomlöpandet av hela processen antages
arbetet A (uppmätt i samma enheter som
värmemängderna) utvecklas. En
genomräkning av processen med hjälp av
energiprincipen och gaslagarna (se G a s) visar, att
man har Qi/Ti — Q2/T2 och A = Qi (Ti—T^/Ti.
Av hela det vid den högre temp. tillförda
värmet Qi omvandlas alltså endast denna del till
mekaniskt arbete, medan delen Q± . T2ITi = Q2
avges vid den lägre temp. Förutsättning för
dessa formler är, att processen genomlöpes
r e v e r s i b e 11, d. v. s. så, att den kan fås
att gå tillbaka fullständigt, utan att
några som helst ändringar bli kvar i de
kroppar, som deltagit i processen el. varit
hjälpmedel vid dess omvändning. Detta är fallet,
om den förlöper oändligt långsamt och kan
anses bestå i en följd av jämviktstillstånd;
en oändligt liten ändring av någon storhet
(t. ex. belastningen på den kolv, under vilken
gasen tänkes instängd) skall vara nog för att
få processen att gå åt motsatt håll. En
re-versibel process är ett ideal, som man i
praktiken aldrig helt kan realisera; alla verkliga
processer äro irreversibla. Förhållandet
mellan Qi och A [för Carnots kretsprocess
= (Ti—T^/Ti] kallas processens ter miska
verkningsgrad. Den växer med
växande skillnad mellan de båda temp.; är t. ex.
för en process mellan 100° C och 40° C
endast 16 % men för en mellan 250° C och 40° C
40 %. T:s andra huvudsats kan nu
formuleras så, att ingen kretsprocess av vad slag
det vara må kan ha till enda resultat, att
värme tages från en värmereservoar och
omvandlas till mekaniskt arbete. En apparat,
som kunde utföra detta, kallas ett perpetuum
mobile av andra slaget (se Perpetuum
m obi le). Ett sådant är alltså enl. andra
huvudsatsen omöjligt. Däremot är det
mycket väl möjligt att taga värme från en
värmereservoar och omvandla det till arbete
genom en process, som ej är kretsprocess (t. ex.
isoterm utvidgning av en gas). Men man får
då blott en begränsad arbetsmängd; en
kretsprocess av det slag, som andra huvudsatsen
förbjuder, skulle kunna ge en obegränsad
arbetsmängd, om den genomlöptes ett oändligt
antal gånger.
Av denna formulering av andra
huvudsatsen följer nu, att ingen tänkbar reversibel
kretsprocess kan ha någon annan
verkningsgrad än Carnots kretsprocess. Funnes näml,
en sådan, kunde man kombinera den med en
Carnots process mellan samma två temp. och
låta den av dem, som hade lägsta
verkningsgrad, gå baklänges. Resultaten bleve ett
perpetuum mobile av andra slaget. Irreversibla
processer ha däremot alltid lägre
verkningsgrad än de reversibla.
Andra huvudsatsen kan uttryckas även på
ett annat sätt, näml, med hjälp av
entropi-begreppet. Ur dess första formulering kan
man med hjälp av formlerna för Carnots
kretsprocess härleda följ.: överföres ett system
genom en reversibel process från ett tillstånd
till ett annat och beräknas för denna process
integralenJ dQ/T, där dQ är den av systemet
under ett visst tidselement mottagna
värmemängden och T den absoluta temp., vid
vilken den mottagits, så är denna integral
endast beroende av begynnelse- och
sluttillståndet, ej av den väg, på vilken man gått från
det förra till det senare. Man kan då införa
en storhet, benämnd e n t r o p i, som endast
beror av tillståndet och som vid den nämnda
processen ökar med beloppet/”1Q/T. I
entro-pien ingår en additiv konstant, som ej kan
beräknas med andra huvudsatsens hjälp, då
denna endast rör sig med entropiens
ändring från ett tillstånd till ett annat. För
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
