محرك فوتو كارنو

محرك كارنو الضوئي هو محرك دورة كارنو حيث يكون الوسط العامل عبارة عن فوتون داخل تجويف ذي جدران عاكسة تمامًا. الإشعاع هو سائل التشغيل، ويتم تحريك المكبس بواسطة ضغط الإشعاع .

محرك كارنو الكمومي هو محرك تُمنح فيه الذرات الموجودة في الحمام الحراري قدراً ضئيلاً من التماسك الكمومي . يوفر طور التماسك الذري معيار تحكم جديداً. ^{[ 1 ]}

لا يتم انتهاك الفيزياء العميقة الكامنة وراء القانون الثاني للديناميكا الحرارية ؛ ومع ذلك، فإن محرك كارنو الكمي له سمات معينة غير ممكنة في محرك كلاسيكي.

تتناسب الطاقة الداخلية لمحرك كارنو الضوئي طرديًا مع الحجم (على عكس نظيره في الغاز المثالي) وكذلك مع القوة الرابعة لدرجة الحرارة (انظر قانون ستيفان-بولتزمان ) باستخدام${\displaystyle a={\frac {4\sigma }{c}}}$ :

${\displaystyle U=V\varepsilon aT^{4}\,.}$

إن ضغط الإشعاع يتناسب فقط مع القوة الرابعة لدرجة الحرارة دون أي متغيرات أخرى، مما يعني أنه بالنسبة لمحرك كارنو الضوئي هذا، فإن خط تساوي درجة الحرارة يعادل خط تساوي الضغط:

${\displaystyle P={\frac {U}{3V}}={\frac {\varepsilon aT^{4}}{3}}\,.}$

باستخدام القانون الأول للديناميكا الحرارية (${\displaystyle dU=dW+dQ}$يمكننا تحديد الشغل المبذول من خلال عملية كظيمة (${\displaystyle dQ=0}$) التوسيع باستخدام قاعدة السلسلة (${\displaystyle dU=\varepsilon aT^{4}dV+4\varepsilon aVT^{3}dT}$) ومساواتها بـ${\displaystyle dW_{V}=-PdV=-{\frac {1}{3}}\varepsilon aT^{4}dV\,.}$

بدمج هذه${\displaystyle dW_{V}=dU}$أعطنا${\displaystyle -{\frac {1}{3}}TdV=VdT}$والتي يمكننا حلها لإيجاد${\displaystyle T^{3}V={\text{const}}\,}$أو ما يعادل ذلك${\displaystyle PV^{4/3}={\text{const}}\,.}$

بما أن محرك كارنو الضوئي يحتاج إلى تماسك كمي في الغاز الذي يضيع أثناء العملية، فإن إعادة بناء التماسك تتطلب طاقة أكبر مما يتم إنتاجه بواسطة الآلة.

يجب ألا تتجاوز كفاءة هذا المحرك العكسي، بما في ذلك التماسك، كفاءة كارنو، بغض النظر عن الآلية، وهكذا.${\displaystyle \eta \leq {\frac {T_{H}-T_{C}}{T_{H}}}=1-{\frac {T_{C}}{T_{H}}}\,.}$

• محرك حراري كارنو
• مقياس الإشعاع

• مارلان أو. سكولي؛ م. سهيل زبيري؛ جي إس أغاروال؛ هربرت والثر (7 فبراير 2003). "استخلاص الشغل من حمام حراري واحد عبر تلاشي التماسك الكمي" . مجلة ساينس . 299 (5608): 862-864 . رمز Bibcode : 2003Sci...299..862S . doi : 10.1126/science.1078955 . PMID: 12511655. S2CID : 120884236 .  
• زبيري، م. سهيل (2002). "دورة كارنو الضوئية: طاقة التحضير للتماسك الذري". الحدود الكمومية للقانون الثاني للديناميكا الحرارية: المؤتمر الدولي الأول حول الحدود الكمومية للقانون الثاني للديناميكا الحرارية. وقائع مؤتمرات معهد الفيزياء الأمريكي . المجلد  643. الصفحات 92-97 . رمز Bibcode : 2002AIPC..643...92Z . doi : 10.1063/1.1523787 .