Cylch carnot

cyfyngiadau

Pan fyddwn yn siarad mewn ffiseg a thermodynameg y Cylch carnot rydym yn cyfeirio at gyfres o brosesau sy'n digwydd mewn injan Carnot. Mae'n ddyfais ddelfrydol sy'n cynnwys dim ond ychydig o brosesau cildroadwy. Mae hyn yn golygu, ar ôl i'r prosesau hyn ddigwydd, y gellir ailddechrau'r wladwriaeth gychwynnol. Mae'r math hwn o fodur yn cael ei ystyried mewn ffiseg fel modur delfrydol ac fe'i defnyddir i allu cynllunio gweddill y moduron.

Yn yr erthygl hon, rydyn ni'n mynd i ddweud popeth sydd angen i chi ei wybod am gylch Carnot a'i brif nodweddion.

nodweddion allweddol

Cam beicio Carnot

Rydym yn siarad bod y math hwn o injan yn cael ei ystyried yn beiriant delfrydol. Mae hyn yn wir gan nad oes ganddo afradu egni, oherwydd ffrithiant gyda'r ddaear neu'r aer a dim math o gludedd. Mae'r holl nodweddion neu anfantais hyn yn codi mewn unrhyw injan go iawn, ers hynny mae'n amhosibl trosi egni thermol yn waith y gellir ei ddefnyddio 100%. Fodd bynnag, gall tomen Carnot efelychu'r holl amodau hyn i allu gweithio'n well a gwneud cyfrifiadau mewn ffordd symlach.

Pan fyddwn yn prynu injan, rydym yn ei wneud gan ddechrau o sylwedd sy'n gallu gwneud gwaith. Er enghraifft, y prif sylweddau a ddefnyddir yw nwy, gasoline neu stêm. Pan fydd y sylweddau hyn sy'n gallu gwneud gwaith yn destun amryw o newidiadau mewn tymheredd a gwasgedd, cynhyrchu rhai amrywiadau yn eu cyfaint. Yn y modd hwn, gellir symud piston o fewn silindr i gael y modur.

Beth yw cylch Carnot?

cylch carnot

Mae'r cylch hwn yn digwydd o fewn system o'r enw injan Carnot. Yn yr injan hon mae nwy delfrydol sydd wedi'i amgáu mewn silindr ac sy'n cael piston. Mae'r piston mewn cysylltiad â gwahanol ffynonellau sydd ar dymheredd gwahanol. Yn y system hon mae rhai prosesau y gallwn eu crynhoi yn y camau canlynol:

  • Mae rhywfaint o wres yn cael ei gyflenwi i'r ddyfais. Daw'r gwres hwn o'r gronfa thermol tymheredd uchel.
  • Mae'r modur yn perfformio gwaith diolch i'r gwres hwn a fyddai'n cael ei gyflenwi
  • Defnyddir peth o'r gwres ac mae peth yn cael ei wastraffu. Mae'r gwastraff yn cael ei drosglwyddo i'r tanc thermol sydd ar dymheredd is.

Ar ôl i ni weld yr holl brosesau, rydyn ni'n mynd i weld beth yw camau cylch Carnot. Gwneir y dadansoddiad o'r prosesau hyn gan ddefnyddio diagram lle mae pwysau a chyfaint yn cael eu mesur. Gall pwrpas yr injan fod naill ai i gadw tanc rhif dau yn cŵl trwy dynnu gwres ohono. Yn yr achos hwn byddwn yn siarad am beiriant oeri. I'r gwrthwyneb, os mai'r amcan yw trosglwyddo gwres i'r gronfa thermol yn rhif un, yna rydym yn siarad am bwmp gwres.

Os ydym yn dadansoddi diagram gwasgedd a chyfaint gwelwn fod newidiadau ym mhwysedd a thymheredd yr injan yn cael eu dangos o dan rai amodau, sef y canlynol:

  • Cyn belled â bod y tymheredd yn cael ei gadw'n gyson. Dyma ni yn siarad am broses isothermol.
  • Dim trosglwyddo gwres. Dyma lle mae gennym inswleiddio thermol.

Mae angen cysylltu prosesau isothermol â'i gilydd a chyflawnir hyn diolch i inswleiddio thermol.

Cyfnodau cylch Carnot

newid pwysau a chyfaint

Yn y man cychwyn gallwn ddechrau gydag unrhyw ran o'r cylch lle mae gan y nwy amodau penodol o ran pwysau, cyfaint a thymheredd. Bydd hyn a nwy yn mynd trwy gyfres o brosesau a fydd yn ei arwain i ddychwelyd i'r amodau cychwyn. Ar ôl i'r nwy ddychwelyd i'w amodau cychwynnol, roedd mewn cyflwr perffaith i gychwyn cylch arall. Rhoddir yr amodau hyn cyhyd â bod yr egni mewnol ar y diwedd yr un peth â'r egni mewnol ar y dechrau. Mae hyn yn golygu bod ynni'n cael ei arbed. Rydym eisoes yn gwybod nad yw ynni'n cael ei greu na'i ddinistrio, ond ei drawsnewid yn unig.

Mae cam cyntaf cylch Carnot yn seiliedig ar ehangiad isothermol. Yn y cam hwn mae'r system yn amsugno gwres o gronfa thermol 1 ac yn cael ei ehangu'n isothermol. Felly, mae cyfaint y nwy yn cynyddu ac mae'r gwasgedd yn lleihau. Fodd bynnag, mae'r tymheredd yn aros yn sefydlog ers pan fydd y nwy yn ehangu mae'n oeri. Felly, rydym yn gwybod bod ei egni mewnol yn aros yn gyson dros amser.

Yn yr ail gam mae gennym a ehangu adiabatig. Mae adiabatig yn golygu nad yw'r system yn ennill nac yn colli gwres. Cyflawnir hyn trwy roi'r nwy mewn inswleiddiad gwres fel y nodir uchod. Felly, mewn ehangiad adiabatig mae'r cyfaint yn cynyddu ac mae'r pwysau'n lleihau nes iddo gyrraedd ei werth isaf.

Yn y trydydd cam mae gennym gywasgiad isothermol. Yma rydym yn cael gwared ar yr inswleiddiad a daw'r system i gysylltiad â thanc thermol rhif 2, a fydd ar dymheredd is. Felly, mae'r system yn gyfrifol am drosglwyddo'r gwres gwastraff na chafodd ei ddefnyddio i'r tanc thermol hwn. Wrth i'r gwres ryddhau, mae'r pwysau'n dechrau cynyddu a'r cyfaint i leihau.

Yn olaf, yng ngham olaf cylch y Carnot mae gennym acywasgiad adiabatig. Yma, rydyn ni'n mynd yn ôl i gam o inswleiddio thermol gan y system. Mae'r pwysau yn cynyddu'r cyfaint yn gostwng nes cyrraedd yr amodau cychwynnol eto. Felly, mae'r cylch yn barod i ddechrau eto.

Cyfyngiadau

Fel y soniwyd o'r blaen, mae injan y Carnot wedi'i delfrydoli. Mae hyn yn golygu bod ganddo ei gyfyngiadau ers hynny nid oes gan moduron go iawn yr effeithlonrwydd 100% hwnnw. Rydym yn gwybod bod dau beiriant Carnot yr un effeithlonrwydd os yw'r ddau ohonynt yn gweithredu gyda'r un cronfeydd thermol. Mae'r datganiad hwn yn golygu fy mod yn poeni pa sylwedd a ddefnyddiwn, gan y bydd y perfformiad yn gwbl annibynnol ac na ellir ei godi.

Y casgliad yr ydym yn ei dynnu o'r dadansoddiad blaenorol yw bod cylch Carnot ar frig y broses thermodynamig y gellir ei chyrraedd yn ddelfrydol. Hynny yw, y tu hwnt i hynny, ni fydd unrhyw beiriant â mwy o effeithlonrwydd. Rydym yn gwybod nad yw inswleiddio thermol byth yn berffaith ac nid oes camau adiabatig yn bodoli, gan fod cyfnewid gwres gyda'r tu allan.

Yn achos car, mae'r bloc injan yn cynhesu ac, ar y llaw arall, nid yw'r gymysgedd o gasoline ac aer yn ymddwyn yn union, rydych chi'n cyfathrebu'n ddelfrydol. Heb sôn am rai ffactorau hynny achosi gostyngiad syfrdanol mewn perfformiad.

Gobeithio y gallwch ddysgu mwy am gylch Carnot a'i nodweddion gyda'r wybodaeth hon.


Mae cynnwys yr erthygl yn cadw at ein hegwyddorion moeseg olygyddol. I riportio gwall cliciwch yma.

Bod y cyntaf i wneud sylwadau

Gadewch eich sylw

Ni fydd eich cyfeiriad e-bost yn cael ei gyhoeddi. Meysydd gofynnol yn cael eu marcio â *

*

*

  1. Yn gyfrifol am y data: Miguel Ángel Gatón
  2. Pwrpas y data: Rheoli SPAM, rheoli sylwadau.
  3. Cyfreithlondeb: Eich caniatâd
  4. Cyfathrebu'r data: Ni fydd y data'n cael ei gyfleu i drydydd partïon ac eithrio trwy rwymedigaeth gyfreithiol.
  5. Storio data: Cronfa ddata wedi'i chynnal gan Occentus Networks (EU)
  6. Hawliau: Ar unrhyw adeg gallwch gyfyngu, adfer a dileu eich gwybodaeth.