Hva er Carnot -syklusen?

Carnot -syklusen er en idealisert termodynamisk syklus som beskriver en perfekt varmemotor. Alle virkelige varmemotorer er ufullkomne tilnærminger av den teoretiske perfeksjonen som er nedfelt av Carnot -syklusen. I Carnot -syklusen konverteres ikke all varmeenergi til mekanisk arbeid, men en stor del er - den største delen som er tillatt av fysisk lov.

En varmemotor produserer arbeid fra temperaturdifferensialet til to reservoarer. I en forbrenningsmotor er det ene reservoaret varmen som er opprettet inne i motoren ( kilde ), og det andre er de ytre omgivelsene ( synke ). Varmen som genereres av kilden får gassen inne i sylinderen til å utvide seg, og driver et stempel som fungerer. Den termodynamiske tilstanden til gassen - utvidelse, men med en konstant temperatur - kalles isotermisk .

Etter hvert blir varmekilden fjernet og gassen slutter å utvide seg så raskt. Hvis varmen ble holdt kontinuerlig, ville sylinderen eksplodere. Gassen begynner å tapeTemperatur når den når sitt maksimale volum og ikke gjør mer arbeid med stempelet. Dette kalles adiabatisk utvidelse av gassen. Deretter reverserer stempelet kurset, og komprimerer gassen, til det begynner å nå en maksimal temperatur og fysisk motstand på grunn av varmen den inneholder, og setter systemet tilbake i starttilstanden. Så begynner syklusen igjen.

Det er mange forskjellige typer varmemotorer. Alt jobber med den kjente temperaturgradienten mellom en kilde og en vask. For å maksimere effektiviteten til varmemotorer, må de være godt isolert. I de fleste motorer som brukes i dag, forblir gassen en gass gjennom hele syklusen, men i dampmotorer oppstår en faseendring mellom væske og gass.

I en perfekt Carnot -syklus skjer alle fire trinn veldig sakte, for å minimere entropien, eller termodynamisk irreversibilitet, skapt av prosessen. I virkeligheten fremmer trinnene qUickly, og entropi genereres, noe som betyr at syklusen ikke kan fortsette for alltid. Veggene i sylinderen brytes ned, varme fra motorens indre går seg vill til ytre omgivelser, og så videre. Carnot -syklusen kan kjøres omvendt for å lage kjøleskap.