Wat is de carnotcyclus?
De carnotcyclus is een geïdealiseerde thermodynamische cyclus die een perfecte warmtemotor beschrijft. Alle echte warmtemotoren zijn imperfecte benaderingen van de theoretische perfectie die door de carnotcyclus is belichaamd. In de carnotcyclus wordt niet alle warmte -energie omgezet in mechanisch werk, maar een groot deel is - het grootste deel dat wordt toegestaan door fysieke wet.
Een warmtemotor produceert werk uit het temperatuurverschil van twee reservoirs. In een verbrandingsmotor is het ene reservoir de warmte die in de motor is gemaakt ( bron ), en het andere is de externe omgeving ( gootsteen ). De warmte die door de bron wordt gegenereerd, zorgt ervoor dat het gas in de cilinder uitzet en een zuiger bestuurt die werkt. De thermodynamische toestand van het gas - uitbreidend, maar met een constante temperatuur - wordt isotherm .
Uiteindelijk wordt de warmtebron verwijderd en worden de gasstops zo snel uitbreiden. Als de warmte continu zou worden bewaard, zou de cilinder exploderen. Het gas begint te verliezenTemperatuur omdat het zijn maximale volume bereikt en niet meer aan de zuiger werkt. Dit wordt de adiabatische uitbreiding genoemd van het gas. Vervolgens keert de zuiger de koers om, het gas comprimeren, totdat het een maximale temperatuur en fysieke weerstand begint te bereiken vanwege de hitte die het bevat, waardoor het systeem terug in de startstaat wordt geplaatst. Dan begint de cyclus opnieuw.
Er zijn veel verschillende soorten warmtemotoren. Alles werken aan de bekende temperatuurgradiënt tussen een bron en een gootsteen. Om de efficiëntie van warmtemotoren te maximaliseren, moeten ze goed geïsoleerd zijn. In de meeste motoren die vandaag worden gebruikt, blijft het gas een gas gedurende de cyclus, maar in stoommachines treedt een faseverandering op tussen vloeistof en gas.
In een perfecte carnotcyclus gebeuren alle vier de stappen zeer langzaam om de entropie of thermodynamische onomkeerbaarheid te minimaliseren, gecreëerd door het proces. In werkelijkheid vorderen de stappen QUickly en entropie wordt gegenereerd, wat betekent dat de cyclus niet voor altijd kan doorgaan. De wanden van de cilinder worden afgebroken, de warmte van het interieur van de motor gaat verloren in externe omgeving, enzovoort. De Carnot -cyclus kan omgekeerd worden uitgevoerd om een koelkast te maken.