Hva er Carnot Heat Cycle?

Carnot -varmesyklusen, mer riktig kalt Carnot -syklusen, er en idealisert termodynamisk syklus som brukes til å bestemme maksimal mulig effektivitet for en varmemotor som opererer mellom to gitte temperaturer. Det brukes til teoretiske formål, men kan faktisk ikke operere i fysiske systemer. Selv om en motor i teorien kan konstrueres som opererer nær maksimal effektivitet, er varmeoverføring i syklusen for treg til at den er et praktisk system. Hovedverdien av Carnot -syklusen ligger i å etablere den maksimale effektiviteten for andre typer varmemotorer.

To forutsetninger gjøres for å konstruere Carnot -varmesyklusen, for å gi den maksimal mulig effektivitet - alle prosessene er reversible, og det er ingen endring i entropi. En reversibel prosess er en som kan returneres til sin opprinnelige tilstand uten tap av energi. Entropy er mengden energi i et system som ikke er tilgjengelig for å gjøre arbeid. I henhold til den andre loven om termodynamikk, mengden entropi i et system må øke eller holde seg den samme når en prosess oppstår. Ingen av disse forutsetningene kan oppfylles under naturlige forhold, men de er nyttige for å bestemme maksimal effektivitet.

Fire prosesser gjentas i en Carnot -varmesyklus. Den første er en isotermisk ekspansjon . 'Isotermisk' betyr at temperaturen forblir den samme gjennom hele prosessen. Volumøkninger og trykket synker i løpet av dette, og energi tilsettes systemet.

Den neste prosessen i kjent som en adiabatisk ekspansjon . I adiabatiske prosesser oppnås ingen varme eller tapt av systemet. Endringer i temperatur oppstår på grunn av endringer i trykk og volum. For dette spesielle trinnet reduseres trykket, og volumet økes for å redusere temperaturen.

tredje er en isotermisk komprimering . Trykkøkning og volumet avtar under denne PROcess, og energi fjernes fra systemet. Til slutt utføres en adiabatisk komprimering for å returnere systemet til sin opprinnelige tilstand. Trykket økes og volumet reduseres for å øke temperaturen.

På grunn av antagelsen om at det ikke er noen endring i entropi under Carnot -syklusen, kan det utføres uendelig og opprettholde den samme mengden energi hver gang den kom tilbake til sin opprinnelige tilstand. Det er fremdeles noe entropi selv i dette idealiserte systemet, noe som betyr at det ikke kan være 100% effektivt. Den faktiske effektiviteten til en Carnot -varmesyklus kan beregnes ved å bruke dens maksimale og minste temperaturer, på den absolutte eller Kelvin (K) temperaturskalaen. I denne ligningen trekkes minimumstemperaturen fra det maksimale, og dette tallet blir deretter delt på maksimal temperatur.