Hvad er Carnot-cyklus?
Carnot-cyklus er en idealiseret termodynamisk cyklus, der beskriver en perfekt varmemotor. Alle ægte varmemotorer er ufuldstændige tilnærmelser til den teoretiske perfektion, der er legemliggjort af Carnot-cyklussen. I Carnot-cyklussen omdannes ikke al varmeenergi til mekanisk arbejde, men en stor del er - den største del tilladt efter fysisk lov.
En varmemotor producerer arbejde fra temperaturforskellen i to reservoirer. I en forbrændingsmotor er det ene reservoir den varme, der skabes inde i motoren ( kilden ), og den anden er de ydre omgivelser ( vasken ). Den varme, der genereres af kilden, får gassen inde i cylinderen til at udvide sig, hvilket driver et stempel, der fungerer. Den termodynamiske tilstand af gassen - ekspanderende, men med en konstant temperatur - kaldes isotermisk .
Til sidst fjernes varmekilden, og gassen holder op med at ekspandere så hurtigt. Hvis varmen holdes kontinuerligt, ville cylinderen eksplodere. Gassen begynder at miste temperaturen, når den når sit maksimale volumen og arbejder ikke mere på stemplet. Dette kaldes den adiabatiske ekspansion af gassen. Derefter vender stemplet kursen, komprimerer gassen, indtil det begynder at nå en maksimal temperatur og fysisk modstand på grund af den varme, det indeholder, og sætter systemet tilbage i sin starttilstand. Så begynder cyklussen igen.
Der er mange forskellige typer varmemotorer. Alt arbejde på den velkendte temperaturgradient mellem en kilde og en vask. For at maksimere effektiviteten af varmemotorer skal de være godt isoleret. I de fleste motorer, der bruges i dag, forbliver gassen en gas gennem hele cyklussen, men i dampmaskiner sker der en faseændring mellem væske og gas.
I en perfekt Carnot-cyklus sker alle fire trin meget langsomt for at minimere den entropi eller den termodynamiske irreversibilitet, der er skabt af processen. I virkeligheden skrider trinene hurtigt, og entropi genereres, hvilket betyder, at cyklussen ikke kan fortsætte for evigt. Væggene i cylinderen nedbrydes, varme fra det indre af motoren går tabt til eksterne omgivelser osv. Carnot-cyklussen kan køres omvendt for at skabe et køleskab.