Hvad er Carnot -varmecyklussen?
Carnot -varmecyklussen, mere korrekt kaldet Carnot -cyklus, er en idealiseret termodynamisk cyklus, der bruges til at bestemme den maksimale mulige effektivitet for en varmemotor, der fungerer mellem to givne temperaturer. Det bruges til teoretiske formål, men kan faktisk ikke operere i fysiske systemer. Selvom en motor i teorien kunne konstrueres i nærheden af maksimal effektivitet, er varmeoverførsel i cyklussen for langsom til, at det er et praktisk system. Hovedværdien af Carnot -cyklussen ligger i at etablere den maksimale effektivitet for andre typer varmemotorer.
to antagelser gøres ved konstruktion af Carnot -varmecyklussen for at give den den maksimale mulige effektivitet - alle processer er reversible, og der er ingen ændring i entropi. En reversibel proces er en, der kan returneres til dens oprindelige tilstand uden tab af energi. entropi er mængden af energi i et system, der ikke er tilgængelig til at udføre arbejde. I henhold til den anden lov om termodynamik, mængden af entropi i et system skal øges eller forblive den samme, når der opstår en proces. Ingen af disse antagelser kan opfyldes under naturlige forhold, men de er nyttige til at bestemme den maksimale effektivitet.
Fire processer gentages i en Carnot -varmecyklus. Den første er en isotermisk ekspansion . 'Isotermisk' betyder, at temperaturen forbliver den samme under hele processen. Volumenstigninger og tryk falder i løbet af dette, og energi tilføjes til systemet.
Den næste proces i kendt som en adiabatisk ekspansion . I adiabatiske processer opnås eller går der ingen varme af systemet. Ændringer i temperatur forekommer på grund af ændringer i tryk og volumen. For dette særlige trin reduceres trykket, og volumen øges for at reducere temperaturen.
tredje er en isotermisk komprimering . Tryk øges, og volumen falder i løbet af denne PROcess og energi fjernes fra systemet. Endelig udføres en adiabatisk komprimering for at returnere systemet til dets oprindelige tilstand. Trykket øges, og volumenet reduceres for at øge temperaturen.
På grund af antagelsen om, at der ikke er nogen ændring i entropi under Carnot -cyklus, kunne den udføres uendeligt og opretholde den samme mængde energi, hver gang den vendte tilbage til sin oprindelige tilstand. Der er stadig en eller anden entropi, selv i dette idealiserede system, hvilket betyder, at det ikke kan være 100% effektivt. Den faktiske effektivitet af en Carnot -varmecyklus kan beregnes ved hjælp af dens maksimale og minimale temperaturer på den absolutte eller Kelvin (K) temperaturskala. I denne ligning trækkes minimumstemperaturen fra det maksimale, og dette antal divideres derefter med den maksimale temperatur.