Carnot cykeln

A Carnot cycle is an ideal thermodynamic cycle proposed by French physicist Sadi Carnot in and expanded upon by others in the s and s.

Kort sagt säger denna princip att effektiviteten i den termodynamiska cykeln enbart beror på skillnaden mellan varma och kalla temperaturreservoarer. Effektiviteten hos alla reversibla Carnot-värmemotorer som arbetar mellan samma reservoarer med konstant temperatur är densamma, oavsett vilket arbetsämne som används eller information om operationen.

Cykeln för denna motor kallas Carnot-cykeln. Detta är inte en faktisk termodynamisk cykel, utan är en teoretisk konstruktion och kan inte konstrueras i praktiken. Alla verkliga termodynamiska processer är på något sätt irreversibla. De utförs inte oändligt långsamt, och oändligt små temperatursteg är också teoretisk fiktion. Därför måste värmemotorer ha lägre effektivitet än begränsningarna av deras effektivitet på grund av den ostressade cykeln hos den värmemotor de använder.

Carnot-cykel-processer i Carnot-cykeln genomgår systemet som utför cykeln en serie av fyra internt reversibla processer: två isentropiska processer är reversibla temperatur ta. Miljön går på gas, ökar sin inre energi och komprimerar den. Å andra sidan förblir entropi oförändrad. Isotermisk expansion-systemet är installerat i kontakt med behållaren i TH.

Gasen expanderar isotermiskt medan den tar emot QH-energi från en varm reservoar genom värmeöverföring. Gastemperaturen ändras inte under processen. Entropin hos det verkliga materialet förändras med temperaturen. Denna förändring indikeras av en kurva i T - s-diagrammet. För denna ritning indikerar kurvan en ångvätska av jämvikt, se Rankine-cykeln.

Irreversibla system och energiförluster, till exempel arbete på grund av friktion och värmeförlust tillåter inte idealet att äga rum i varje steg. Carnots teorem är ett officiellt uttalande om detta faktum: Ingen motor som arbetar mellan två termiska reservoarer kan vara effektivare än en Carnot-motor som arbetar mellan samma reservoarer. Ekvation 3 ger således maximal effektivitet för alla motorer med lämpliga temperaturer.

Learn the ins and outs of the Carnot Cycle formula, explore the concept of a reverse Carnot Cycle, and understand its pivotal role in thermodynamics.

En följd av Carnots teorem säger att: alla vändbara motorer som arbetar mellan samma termiska reservoarer är lika effektiva. Omarrangering av ekvationens högra sida ger vad som kan vara en mer förståelig form av ekvationen, nämligen att den teoretiska maximala effektiviteten hos en värmemotor är lika med temperaturskillnaden mellan en varm och kall tank dividerad med den absoluta temperaturen hos den heta tanken av fältet Om man tittar på denna formel blir ett intressant faktum uppenbart: en minskning av temperaturen på den kalla tanken kommer att ha en större effekt på effektiviteten hos värmemotorns tak än en ökning av temperaturen på den heta tanken med samma mängd.

I den verkliga världen kan detta vara svårt att uppnå, eftersom den kalla behållaren ofta är den befintliga omgivningstemperaturen. Med andra ord uppnås maximal effektivitet om och endast om entropin inte förändras per cykel.