ciclul Carnot

Ciclul Carnot - ciclul termodinamic ideale. motor termic Carnot. lucrează la acest ciclu are o eficiență maximă a tuturor mașinilor în care ciclul minim de temperatură maximă și efectuate coincide cu temperaturile minime ale ciclului Carnot și maxime. 2 este format din două procese adiabatic și izoterme.

Ciclul Carnot este numit după inginerul militar francez Sadi Carnot, care a explorat pentru prima dată în 1824.

Una dintre cele mai importante proprietăți ale ciclului Carnot este reversibilitate: ea poate fi realizată în ambele direcții, înainte și invers, în care entropiyaadiabaticheski izolat (fără schimb de căldură cu mediul) a sistemului nu este schimbat.

Descrierea ciclului Carnot

Ciclul Carnot în coordonatele P și V

Ciclul Carnot în coordonate T și S

Lăsați motorul termic include un încălzitor cu temperatura. frigider cu temperatură și mediu de lucru.

Ciclul Carnot este format din patru etape:

1. expansiune izotermică (prezentat - procedeul A → B). La începutul fluidului de lucru are o temperatură. adică temperatura încălzitorului. Corpul este apoi adus în contact cu un radiator, care izoterma (temperatură constantă) transportă cantitatea de căldură ea. În acest caz, volumul de fluid de lucru este crescut.

2. adiabatică (isentropic) Expansiunea (in imagine - procesul B → C). Fluidul de lucru este detașat de sistemul de încălzire și continuă să se extindă fără schimb de căldură cu mediul înconjurător. În acest caz, temperatura este redusă la temperatura mai rece.

3. compresiune izoterma (în figură - Procedeul B → D). Fluidul de lucru având o temperatură de la acel moment. este adus în contact cu un frigider și începe să izoterm comprimat, dând cantitate de căldură mai rece

4. adiabatică (isentropic) compresia (în figură - procedeul D → A). Fluidul de lucru este detașat de frigider și comprimat fără schimb de căldură cu mediul înconjurător. În acest caz, temperatura crește până la temperatura de încălzire.

In izoterm procesează temperatura rămâne constantă, nu există nici un schimb de căldură sub adiabatic și deci entropia este păstrată:

De aceea, Carnot ciclu care este reprezentat în coordonatele S și T (temperatură și entropie).

[Regula] randamentul motorului termic Carnot

Cantitatea de căldură primită din fluidul de lucru de încălzire în timpul expansiunii izoterma, egală cu

În mod similar, în conformitate cu izoterma fluid de frigider compresie de lucru a dat

Prin urmare, eficiența motorului termic Carnot este

Din această din urmă expresie arată că randamentul motorului termic Carnot depinde numai de temperatura încălzitorului și răcitor. Mai mult, aceasta implică faptul că eficiența poate fi 100% numai în cazul în care temperatura frigiderului este zero absolut. Este imposibil, dar nu din cauza inaccesibilității de zero absolut (această problemă este rezolvată doar a treia lege a termodinamicii, să se ia în considerare faptul că nu este necesar), și datorită faptului că un astfel de ciclu sau imposibil să se închidă, sau degenerează într-un set de două adiabats de potrivire și izoterme .

Prin urmare, eficiența maximă a oricărui motor termic este mai mică sau egală cu randamentul motorului termic Carnot, care funcționează la aceleași temperaturi ale încălzitorului și răcitor. De exemplu, eficiența ciclului Stirling este ideală randamentul ciclului Carnot