Jaki jest cykl cieplny Carnot?

Cykl cieplny Carnot, bardziej odpowiednio nazywany cyklem Carnota, jest wyidealizowanym cyklem termodynamicznym, który służy do określenia maksymalnej możliwej wydajności silnika ciepła działającego między dwiema danymi temperaturami.Jest używany do celów teoretycznych, ale nie może działać w systemach fizycznych.Chociaż teoretycznie silnik może być zbudowany działający prawie maksymalna wydajność, transfer ciepła w cyklu jest zbyt wolny, aby był systemem praktycznym.Główna wartość cyklu Carnota polega na ustaleniu maksymalnej wydajności dla innych rodzajów silników cieplnych.

Przyjęto dwa założenia przy budowie cyklu cieplnego Carnot, aby zapewnić maksymalną możliwą wydajność i mdash;Wszystkie procesy są odwracalne i nie ma zmian w entropii.Proces odwracalny to taki, który można zwrócić do pierwotnego stanu bez utraty energii. Entropia to ilość energii w systemie niedostępnym do wykonywania pracy.Zgodnie z drugim prawem termodynamiki ilość entropii w systemie musi wzrosnąć lub pozostać taka sama, gdy nastąpi proces.Żadne z tych założeń nie można spełnić w warunkach naturalnych, ale są one przydatne w określaniu maksymalnej wydajności.

Cztery procesy powtarzają się w cyklu cieplnym Carnot.Pierwszym jest rozszerzenie izotermiczne

.Izotermal oznacza, że temperatura pozostaje taka sama w trakcie procesu.W trakcie tego zwiększa objętość, a ciśnienie zmniejsza się, a energia dodaje się do systemu.

Kolejny proces znany jako rozszerzanie adiabatyczne

.W procesach adiabatycznych system nie jest uzyskiwany ani utracony przez system.Zmiany temperatury zachodzą z powodu zmian ciśnienia i objętości.W tym konkretnym etapie ciśnienie jest zmniejszane, a objętość zwiększa się, aby zmniejszyć temperaturę.

Trzeci to kompresja izotermiczna .Wzrost ciśnienia i zmniejsza się objętość podczas tego procesu, a energia jest usuwana z systemu.Wreszcie wykonuje się kompresję adiabatyczną , aby zwrócić system do jego pierwotnego stanu.Ciśnienie jest zwiększane, a objętość jest zmniejszona w celu zwiększenia temperatury. Ze względu na założenie, że nie ma zmiany entropii podczas cyklu Carnota, można go wykonać bez końca i utrzymywać taką samą ilość energii za każdym razem, gdy powróciła do jejpierwotnego stanu.Jednak w tym wyidealizowanym systemie wciąż istnieje pewna entropia, co oznacza, że nie może być w 100% wydajna.Rzeczywista wydajność cyklu cieplnego Carnot można obliczyć za pomocą jego maksymalnych i minimalnych temperatur w skali temperatury bezwzględnej lub kelvin (k).W tym równaniu minimalna temperatura jest odejmowana od maksimum, a liczba ta jest następnie podzielona przez maksymalną temperaturę.