Carnotův cyklus

omezení

Když mluvíme ve fyzice a termodynamice Carnotův cyklus máme na mysli posloupnost procesů, které probíhají v Carnotově motoru. Je to ideální zařízení skládající se pouze z několika procesů reverzibilního typu. To znamená, že jakmile tyto procesy proběhnou, lze obnovit počáteční stav. Tento typ motoru je ve fyzice považován za ideální motor a používá se k plánování zbývajících motorů.

V tomto článku vám řekneme vše, co potřebujete vědět o Carnotově cyklu a jeho hlavních charakteristikách.

Hlavní charakteristiky

Carnotova fáze cyklu

Mluvíme, že tento typ motoru je považován za ideální motor. Je tomu tak proto, že postrádá rozptyl energie v důsledku tření o zem nebo vzduch a jakéhokoli typu viskozity. Všechny tyto vlastnosti nebo nevýhody vznikají v jakémkoli skutečném motoru, protože není možné přeměnit tepelnou energii na použitelnou práci o 100%. Halda Carnota však může simulovat všechny tyto podmínky, aby mohla lépe fungovat a provádět výpočty jednodušším způsobem.

Když si koupíme motor, uděláme to od látky, která je schopná dělat práci. Hlavními používanými látkami jsou například plyn, benzín nebo pára. Jsou-li tyto látky schopné vykonávat práci vystaveny různým změnám teploty i tlaku, generovat určité odchylky v jejich objemu. Tímto způsobem může být píst pohybován uvnitř válce, aby měl motor.

Co je Carnotův cyklus?

Carnotův cyklus

K tomuto cyklu dochází v systému zvaném Carnotův motor. V tomto motoru je ideální plyn, který je uzavřen ve válci a je opatřen pístem. Píst je v kontaktu s různými zdroji, které mají různé teploty. V tomto systému existují některé procesy, které můžeme vidět v následujících krocích:

  • Do zařízení se dodává určité množství tepla. Toto množství tepla pochází z vysokoteplotního tepelného zásobníku.
  • Motor vykonává práci díky tomuto dodávanému teplu
  • Část tepla je využita a část zbytečná. Odpad se přenáší do tepelné nádrže, která má nižší teplotu.

Jakmile uvidíme všechny procesy, uvidíme, jaké jsou fáze Carnotova cyklu. Analýza těchto procesů se provádí pomocí diagramu, ve kterém se měří tlak a objem. Účelem motoru může být buď udržovat chladnou nádrž číslo dvě extrakcí tepla z ní. V tomto případě budeme hovořit o chladicím stroji. Pokud je naopak cílem přenést teplo do tepelného zásobníku číslo jedna, pak mluvíme o tepelném čerpadle.

Pokud analyzujeme tlakový a objemový diagram, vidíme, že změny tlaku a teploty motoru se zobrazují za určitých podmínek, které jsou následující:

  • Pokud je teplota udržována konstantní. Tady mluvíme o izotermickém procesu.
  • Žádný přenos tepla. Tady máme tepelnou izolaci.

Izotermické procesy musí být vzájemně propojeny, čehož je dosaženo díky tepelné izolaci.

Fáze Carnotova cyklu

změna tlaku a objemu

V počátečním bodě můžeme začít s jakoukoli částí cyklu, ve které má plyn určité podmínky tlaku, objemu a teploty. Toto a plyn projdou řadou procesů, které ho povedou k návratu do výchozích podmínek. Jakmile se plyn vrátil do původních podmínek, byl v dokonalém stavu k zahájení dalšího cyklu. Tyto podmínky jsou uvedeny, pokud je vnitřní energie na konci stejná jako vnitřní energie na začátku. To znamená, že energie je zachována. Už víme, že energie není ani vytvořena, ani zničena, ale pouze transformována.

První fáze Carnotova cyklu je založena na izotermické expanzi. V této fázi systém absorbuje teplo z tepelné nádrže 1 a prochází izotermickou expanzí. Proto se zvyšuje objem plynu a snižuje se tlak. Teplota však zůstává stabilní, protože když se plyn rozpíná, ochlazuje se. Víme tedy, že jeho vnitřní energie zůstává v průběhu času konstantní.

Ve druhé fázi máme adiabatická expanze. Adiabatic znamená, že systém nezískává ani neztrácí teplo. Toho je dosaženo umístěním plynu do tepelné izolace, jak je uvedeno výše. Proto při adiabatické expanzi objem roste a tlak klesá, dokud nedosáhne nejnižší hodnoty.

V třetí fáze máme izotermickou kompresi. Zde odstraníme izolaci a systém přijde do kontaktu s tepelnou nádrží číslo 2, která bude mít nižší teplotu. Proto je systém odpovědný za přenos odpadního tepla, které nebylo použito, do této tepelné nádrže. Jak se uvolňuje teplo, tlak se začíná zvyšovat a objem se zmenšuje.

Konečně v poslední fázi Carnotova cyklu máme aadiabatická komprese. Zde se vracíme do fáze tepelné izolace systémem. Tlak zvyšuje objem klesá, dokud nedosáhne opět počátečních podmínek. Proto je cyklus připraven začít znovu.

Omezení

Jak již bylo zmíněno dříve, motor Carnotu je idealizovaný. To znamená, že od té doby má svá omezení skutečné motory nemají tak 100% účinnost. Víme, že dva stroje Carnot mají stejnou účinnost, pokud pracují se stejnými tepelnými zásobníky. Toto tvrzení znamená, že mi záleží na tom, jakou látku použijeme, protože výkon bude zcela nezávislý a nelze jej zvýšit.

Závěr, který vyvozujeme z předchozí analýzy, je, že Carnotův cyklus je vrcholem termodynamického procesu, kterého lze ideálně dosáhnout. To znamená, že kromě toho nebude žádný motor s vyšší účinností. Víme, že skutečnost tepelné izolace není nikdy dokonalá a adiabatické fáze neexistují, protože dochází k výměně tepla s vnějším povrchem.

V případě automobilu se blok motoru zahřívá a na druhou stranu se směs benzínu a vzduchu nechová přesně, komunikujete ideálně. Nemluvě o některých faktorech, které způsobit drastické snížení výkonu.

Doufám, že s těmito informacemi se dozvíte více o Carnotově cyklu a jeho charakteristikách.


Buďte první komentář

Zanechte svůj komentář

Vaše e-mailová adresa nebude zveřejněna. Povinné položky jsou označeny *

*

*

  1. Odpovědný za údaje: Miguel Ángel Gatón
  2. Účel údajů: Ovládací SPAM, správa komentářů.
  3. Legitimace: Váš souhlas
  4. Sdělování údajů: Údaje nebudou sděleny třetím osobám, s výjimkou zákonných povinností.
  5. Úložiště dat: Databáze hostovaná společností Occentus Networks (EU)
  6. Práva: Vaše údaje můžete kdykoli omezit, obnovit a odstranit.