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 de fysieke wetgeving.

Een warmtemotor produceert werk uit het temperatuurverschil van twee reservoirs.In een verbrandingsmotor is het ene reservoir de warmte die in de motor is gecreëerd ( 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 stopt het gas zo snel.Als de warmte continu zou worden bewaard, zou de cilinder exploderen.Het gas begint temperatuur te verliezen omdat het zijn maximale volume bereikt en niet meer aan de zuiger werkt.Dit wordt de

adiabatische uitbreiding

van het gas genoemd.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 tegenwoordig worden gebruikt, blijft het gas een gas gedurende de cyclus, maar in stoommachines vindt een faseverandering plaats tussen vloeistof en gas. In een perfecte carnotcyclus gebeuren alle vier de stappen zeer langzaam, om de entropie te minimaliseren, ofThermodynamische onomkeerbaarheid, gecreëerd door het proces.In werkelijkheid vorderen de stappen snel en worden entropie 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 carnotcyclus kan omgekeerd worden uitgevoerd om een koelkast te maken.