Carnot’s Theorem Principle
Mit der Praxis der Verwendung reversibler Prozesse brachte Sadi Carnot 1824 das Studium des zweiten Gesetzes voran, indem er ein Prinzip enthüllte, das aus den folgenden Sätzen bestand.
- Kein Motor kann effizienter sein als ein reversibler Motor, der zwischen denselben Hochtemperatur- und Niedertemperaturreservoirs arbeitet. Unter dem Begriff Wärmespeicher wird hier entweder eine Wärmequelle oder eine Wärmesenke verstanden.
- Die Wirkungsgrade aller reversiblen Motoren, die zwischen denselben Reservoirs mit konstanter Temperatur arbeiten, sind gleich.
- Der Wirkungsgrad eines reversiblen Motors hängt nur von den Temperaturen der Wärmequelle und des Wärmeempfängers ab.
Carnot’s Theorem besagt:
- Alle Wärmekraftmaschinen zwischen zwei Wärmespeichern sind weniger effizient als ein Carnot-Motor, der zwischen denselben Reservoirs arbeitet.
- Jeder Carnot-Motor zwischen zwei Wärmespeichern ist gleich effizient, unabhängig von der verwendeten Arbeitssubstanz oder den Betriebsdetails.
Die Formel für diesen maximalen Wirkungsgrad lautet
nmax= ncarnot = 1 – Tc/TH
wobei TC die absolute Temperatur des kalten Reservoirs ist, TC die absolute Temperatur des heißen Reservoirs ist und der Wirkungsgrad „n“ das Verhältnis der vom Motor geleisteten Arbeit zur aus dem heißen Reservoir entnommenen Wärme ist.
Basierend auf der modernen Thermodynamik ist der Satz von Carnot ein Ergebnis des zweiten Hauptsatzes der Thermodynamik . Historisch gesehen basierte es jedoch auf der zeitgenössischen kalorischen Theorie und ging der Etablierung des zweiten Gesetzes voraus.
