Hvad er Carnot Heat Cycle?

Carnot-varmecyklus, mere korrekt kaldet Carnot-cyklus, er en idealiseret termodynamisk cyklus, der bruges til at bestemme den maksimale mulige effektivitet for en varmemotor, der arbejder mellem to givne temperaturer. Det bruges til teoretiske formål, men kan faktisk ikke fungere i fysiske systemer. Selvom der i teorien kan konstrueres en motor, der fungerer nær maksimal effektivitet, er varmeoverførslen 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.

Der antages to antagelser ved konstruktion af Carnot-varmecyklus for at give den den størst mulige effektivitet - alle processer er reversible, og der er ingen ændring i entropi. En reversibel proces er en, der kan returneres til sin 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 skal mængden af ​​entropi i et system stige eller forblive den samme, når en proces opstår. Ingen af ​​disse forudsætninger 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 isoterm ekspansion . 'Isotermisk' betyder, at temperaturen forbliver den samme under hele processen. Volumen stiger, og trykket falder i løbet af dette, og energi tilføjes systemet.

Den næste proces i kendt som en adiabatisk ekspansion . I adiabatiske processer vindes eller tabes ingen varme af systemet. Ændringer i temperatur forekommer på grund af ændringer i tryk og volumen. For dette særlige trin reduceres trykket, og volumenet øges for at sænke temperaturen.

For det tredje er en isotermisk kompression . Trykket øges, og volumen falder under denne proces, 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-cyklussen, kunne den udføres uendeligt og opretholde den samme mængde energi, hver gang den vendte tilbage til sin oprindelige tilstand. Der er stadig en vis entropi, selv i dette idealiserede system, hvilket betyder, at det ikke kan være 100% effektivt. Den faktiske virkningsgrad 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 tal divideres derefter med den maksimale temperatur.