Động cơ Carnot
1824
Nicolas Léonard Sadi Carnot (1796-1832)
Phần nhiều công trình ban đầu về nhiệt động lực học – nghiên cứu sự biến đổi năng lượng giữa công và nhiệt – đều tập trung vào hoạt động của động cơ nhiệt và cách nhiên liệu, ví dụ than đá, có thể được một động cơ biến đổi một cách hiệu quả thành công có ích. Sadi Carnot thường được xem là “cha đẻ” của nhiệt động lực học, nhờ công trình năm 1824 của ông, Réflexions sur la puissance motrice du feu (Luận bàn về Sức mạnh Động của Lửa).
Carnot làm việc không mệt mỏi để tìm hiểu dòng nhiệt trong máy móc, một phần vì ông bực mình thấy động cơ hơi nước của Anh có vẻ hiệu quả hơn động cơ hơi nước của Pháp. Vào thời của ông, các động cơ hơi nước thường đốt gỗ hoặc than để biến đổi nước thành hơi. Hơi nước áp suất cao làm dịch chuyển các piston của động cơ. Khi hơi nước được xả ra qua cổng thải, các piston trở lại vị trí ban đầu của chúng. Một bộ tản nhiệt biến đổi hơi nước thải thành nước, vì thế nó có thể được đun nóng trở lại để vận hành các piston.
Carnot hình dung ra một động cơ lí tưởng, ngày nay gọi là động cơ Carnot, trên lí thuyết nó sẽ có công sinh ra bằng nhiệt nhận vào của nó và không tiêu hao chút năng lượng nào, dù là nhỏ, trong quá trình biến đổi. Sau các thí nghiệm, Carnot nhận ra rằng không có dụng cụ nào có thể thực thi kiểu lí tưởng này – một phần năng lượng phải tiêu hao vào môi trường. Năng lượng ở dạng nhiệt không thể chuyển hóa hoàn toàn thành cơ năng. Tuy nhiên, Carnot thật sự đã giúp các nhà thiết kế động cơ cải tiến động cơ của họ sao cho các động cơ có thể hoạt động gần hiệu suất cực đại của chúng.
Carnot hứng thú với “các dụng cụ tuần hoàn” trong đó, ở những phần khác nhau trong chu trình của chúng, dụng cụ hấp thụ hoặc thải nhiệt; người ta không thể nào chế tạo một động cơ có hiệu suất 100 phần trăm. Sự bất khả này là một cách phát biểu Định luật thứ hai của Nhiệt động lực học. Thật không may, vào năm 1832, Carnot mắc bệnh tả và, theo lệnh của viên chức y tế, gần như toàn bộ sách vở, bài báo, và những tư trang cá nhân khác của ông phải đem đốt đi!
Sadi Carnot, ảnh của nhà nhiếp ảnh Pháp Pierre Petit (1832-1909).
XEM THÊM. Máy Chuyển động Vĩnh cửu (1150), Định luật Fourier về dẫn nhiệt (1822), Định luật thứ hai của Nhiệt động lực học (1850), Chim uống nước (1945).
Đầu xe lửa động cơ hơi nước. Carnot nghiên cứu dòng nhiệt trong máy móc, và các lí thuyết của ông vẫn dùng cho đến ngày nay. Vào thời của ông, các động cơ hơi nước thường đốt gỗ hoặc than.
250 Mốc Son Chói Lọi Trong Lịch Sử Vật Lí
Clifford A. Pickover
Bản dịch của Thuvienvatly.com
<< Phần trước | Phần tiếp theo >>
