Co je Carnotův cyklus?

Carnotův cyklus je idealizovaný termodynamický cyklus, který popisuje dokonalý tepelný motor. Všechny skutečné tepelné motory jsou nedokonalými aproximacemi teoretické dokonalosti ztělesněné Carnotovým cyklem. V Carnotově cyklu není veškerá tepelná energie přeměněna na mechanickou práci, ale velká část je - největší část povolená fyzickým zákonem.

Tepelný motor produkuje práci z teplotního rozdílu dvou nádrží. Ve spalovacím motoru je jedna nádrž teplo vytvářené uvnitř motoru ( zdroj ) a druhé je vnější prostředí ( dřez ). Teplo generované zdrojem způsobuje expanzi plynu uvnitř válce, pohánějícího píst, který funguje. Termodynamický stav plynu - expandující, ale s konstantní teplotou - se nazývá izotermální .

Nakonec je zdroj tepla odstraněn a plyn přestává expandovat tak rychle. Pokud by bylo teplo udržováno nepřetržitě, válec by explodoval. Plyn začne ztrácet teplotu, když dosáhne svého maximálního objemu a na pístu již nepracuje. Tomu se říká adiabatická expanze plynu. Pak píst obrátí směr, stlačuje plyn, dokud nezačne dosáhnout maximální teploty a fyzického odporu kvůli teplu, které obsahuje, čímž se systém vrátí do výchozího stavu. Potom cyklus začíná znovu.

Existuje mnoho různých typů tepelných motorů. Všechny práce na známém teplotním gradientu mezi zdrojem a dřezem. Aby se maximalizovala účinnost tepelných motorů, musí být dobře izolovány. Ve většině dnes používaných motorů zůstává plyn plynem během celého cyklu, ale v parních strojích dochází ke změně fáze mezi kapalinou a plynem.

V dokonalém Carnotově cyklu probíhají všechny čtyři kroky velmi pomalu, aby se minimalizovala entropie nebo termodynamická nevratnost vytvořená procesem. Ve skutečnosti tyto kroky postupují rychle a generuje se entropie, což znamená, že cyklus nemůže pokračovat navždy. Stěny válce se degradují, teplo z vnitřku motoru se ztratí do vnějšího okolí atd. Carnotův cyklus lze spustit obráceně a vytvořit tak chladničku.