Jaký je tepelný cyklus Carnot?
Tepelný cyklus Carnot, přesněji nazývaný cyklus Carnot, je idealizovaným termodynamickým cyklem, který se používá ke stanovení maximální možné účinnosti tepelného motoru pracujícího mezi dvěma danými teplotami. Používá se pro teoretické účely, ale nemůže ve skutečnosti fungovat ve fyzických systémech. Ačkoli teoreticky by mohl být motor konstruován, který pracuje téměř maximální účinnost, přenos tepla v cyklu je příliš pomalý na to, aby byl praktický systém. Hlavní hodnota cyklu Carnot spočívá ve stanovení maximální účinnosti pro jiné typy tepelných motorů.
Při konstrukci tepelného cyklu Carnot jsou provedeny dva předpoklady, aby mu poskytly maximální možnou účinnost - všechny procesy jsou reverzibilní a nedochází ke změně entropie. Reverzibilní proces je ten, který lze vrátit do původního stavu bez ztráty energie. entropie je množství energie v systému, který není k dispozici pro práci. Podle druhého zákona termodynamiky, množství entropie v systému se musí zvýšit nebo zůstat stejné, když dojde k procesu. Žádný z těchto předpokladů nemůže být splněn za přirozených podmínek, ale jsou užitečné při určování maximální účinnosti.
Čtyři procesy opakují v tepelném cyklu Carnot. První je izotermální expanze . „Izotermální“ znamená, že teplota zůstává během celého procesu stejná. Během toho se zvyšuje objem a tlak se snižuje a do systému se přidává energie.
Další proces známý jako adiabatická expanze . V adiabatických procesech není systémem získáno ani ztraceno žádné teplo. Změny teploty se vyskytují v důsledku změn tlaku a objemu. Pro tento konkrétní krok se tlak sníží a zvyšuje se objem, aby se snížila teplota.
třetí je izotermální komprese . Během tohoto PR se snižuje tlak a objem se snižujeOCESS a energie je ze systému odstraněna. Nakonec se provede adiabatická komprese , aby se systém vrátil do původního stavu. Zvyšuje se tlak a objem se snižuje, aby se zvýšila teplota.
Vzhledem k předpokladu, že během cyklu Carnot nedochází ke změně entropie, mohla by být provedena nekonečně a udržovat stejné množství energie pokaždé, když se vrátila do svého původního stavu. V tomto idealizovaném systému však stále existuje určitá entropie, což znamená, že nemůže být 100% efektivní. Skutečnou účinnost tepelného cyklu Carnot lze vypočítat pomocí jeho maximálního a minimálního teploty na teplotní stupnici nebo Kelvin (K). V této rovnici je minimální teplota odečtena od maxima a toto číslo je pak rozděleno maximální teplotou.