Chu kỳ nhiệt Carnot là gì?

Chu kỳ nhiệt Carnot, được gọi đúng hơn là chu trình Carnot, là một chu kỳ nhiệt động được lý tưởng hóa được sử dụng để xác định hiệu suất tối đa có thể cho động cơ nhiệt hoạt động giữa hai nhiệt độ nhất định.Nó được sử dụng cho các mục đích lý thuyết, nhưng thực sự không thể hoạt động trong các hệ thống vật lý.Mặc dù, về mặt lý thuyết, một động cơ có thể được xây dựng hoạt động gần hiệu quả tối đa, việc truyền nhiệt trong chu kỳ quá chậm để nó trở thành một hệ thống thực tế.Giá trị chính của chu kỳ Carnot nằm ở việc thiết lập hiệu quả tối đa cho các loại động cơ nhiệt khác.Tất cả các quy trình đều có thể đảo ngược, và không có thay đổi trong entropy.Một quy trình đảo ngược là một quy trình có thể được đưa trở lại trạng thái ban đầu mà không mất năng lượng.Entropy

là lượng năng lượng trong một hệ thống không có sẵn để thực hiện công việc.Theo định luật thứ hai của nhiệt động lực học, lượng entropy trong một hệ thống phải tăng hoặc giữ nguyên khi một quá trình xảy ra.Cả hai giả định này đều không thể được thực hiện trong các điều kiện tự nhiên, nhưng chúng rất hữu ích trong việc xác định hiệu quả tối đa. Bốn quá trình lặp lại trong chu kỳ nhiệt Carnot.Đầu tiên là mở rộng đẳng nhiệt

.Đẳng nhiệt có nghĩa là nhiệt độ vẫn giữ nguyên trong suốt quá trình.Khối lượng tăng và áp suất giảm trong thời gian này, và năng lượng được thêm vào hệ thống.Trong các quá trình đáng tin cậy, không có nhiệt nào có được hoặc mất bởi hệ thống.Thay đổi nhiệt độ xảy ra do thay đổi áp suất và thể tích.Đối với bước đặc biệt này, áp suất giảm và khối lượng được tăng lên, để giảm nhiệt độ.

Thứ ba là một nén đẳng nhiệt .Áp suất tăng và khối lượng giảm trong quá trình này, và năng lượng được loại bỏ khỏi hệ thống.Cuối cùng, một nén adiabatic được thực hiện để đưa hệ thống trở lại trạng thái ban đầu.Áp suất tăng và khối lượng giảm để tăng nhiệt độ. Do giả định rằng không có thay đổi trong entropy trong chu kỳ carnot, nó có thể được thực hiện vô tận và duy trì cùng một lượng năng lượng mỗi khi nó trở lạiTrạng thái ban đầu.Tuy nhiên, vẫn còn một số entropy ngay cả trong hệ thống lý tưởng hóa này, điều đó có nghĩa là nó không thể hiệu quả 100%.Hiệu quả thực tế của chu trình nhiệt Carnot có thể được tính toán bằng cách sử dụng nhiệt độ tối đa và tối thiểu của nó, trên thang nhiệt độ tuyệt đối hoặc Kelvin (K).Trong phương trình này, nhiệt độ tối thiểu được trừ khỏi mức tối đa và con số này sau đó được chia cho nhiệt độ tối đa.