Carnot cyklus

begrænsninger

Når vi taler i fysik og termodynamik af Carnot cyklus vi henviser til en række processer, der finder sted i en Carnot-motor. Det er en ideel enhed, der kun består af få processer af reversibel type. Dette betyder, at når disse processer har fundet sted, kan den oprindelige tilstand genoptages. Denne type motor betragtes i fysikken som en ideel motor og bruges til at kunne planlægge resten af ​​motorerne.

I denne artikel vil vi fortælle dig alt hvad du behøver at vide om Carnot-cyklussen og dens vigtigste egenskaber.

Vigtigste funktioner

Carnot cyklus fase

Vi taler om, at denne type motor betragtes som en ideel motor. Dette er tilfældet, da det mangler spredning af energi på grund af friktion med jorden eller luften og enhver form for viskositet. Alle disse egenskaber eller ulemper opstår i enhver reel motor, siden det er umuligt at konvertere termisk energi til brugbart arbejde med 100%. Carnot-bunken kan imidlertid simulere alle disse forhold for at kunne arbejde bedre og foretage beregninger på en enklere måde.

Når vi køber en motor, gør vi det ud fra et stof, der er i stand til at udføre arbejde. For eksempel er de vigtigste stoffer, der anvendes, gas, benzin eller damp. Når disse stoffer, der er i stand til at udføre arbejde, udsættes for forskellige ændringer i både temperatur og tryk, generere nogle variationer i deres volumen. På denne måde kan et stempel flyttes inden i en cylinder for at få motoren.

Hvad er Carnot-cyklussen?

carnot cyklus

Denne cyklus forekommer i et system kaldet Carnot-motoren. I denne motor er der en ideel gas, der er lukket i en cylinder, og som er forsynet med et stempel. Stemplet er i kontakt med forskellige kilder, der har forskellige temperaturer. I dette system er der nogle processer, som vi kan opsummere i følgende trin:

  • En bestemt mængde varme tilføres enheden. Denne mængde varme kommer fra det termiske reservoir med høj temperatur.
  • Motoren udfører arbejde takket være denne varme, der leveres
  • Noget af varmen bruges, og noget er spildt. Affaldet overføres til den termiske tank, der har en lavere temperatur.

Når vi først har set alle processerne, vil vi se, hvad stadierne i Carnot-cyklussen er. Analysen af ​​disse processer udføres ved hjælp af et diagram, hvor tryk og volumen måles. Formålet med motoren kan være at holde tank nummer to kølige ved at udvinde varme fra den. I dette tilfælde vil vi tale om en kølemaskine. Hvis målet tværtimod er at overføre varme til det termiske reservoir et nummer et, så taler vi om en varmepumpe.

Hvis vi analyserer et tryk- og volumendiagram, ser vi, at ændringer i motorens tryk og temperatur vises under visse betingelser, som er følgende:

  • Så længe temperaturen holdes konstant. Her taler vi om en isoterm proces.
  • Ingen varmeoverførsel. Det er her, vi har varmeisolering.

Isotermiske processer skal forbindes med hinanden, og dette opnås takket være varmeisolering.

Faser af Carnot-cyklussen

tryk og volumenændring

Ved startpunktet kan vi starte med en hvilken som helst del af den cyklus, hvor gassen har visse betingelser for tryk, volumen og temperatur. Dette og gas gennemgår en række processer, der får det til at vende tilbage til startforholdene. Når gassen var vendt tilbage til de oprindelige forhold, var den i perfekt stand til at starte en ny cyklus. Disse betingelser gives, så længe den interne energi i slutningen er den samme som den indre energi i starten. Dette betyder, at energi er bevaret. Vi ved allerede, at energi hverken skabes eller ødelægges, men kun transformeres.

Den første fase af Carnot-cyklussen er baseret på en isoterm ekspansion. I dette trin absorberer systemet varme fra den termiske tank 1 og gennemgår en isoterm ekspansion. Derfor øges gasens volumen, og trykket falder. Imidlertid forbliver temperaturen stabil siden når gassen udvider sig, køler den ned. Derfor ved vi, at dens indre energi forbliver konstant over tid.

I anden fase har vi en adiabatisk ekspansion. Adiabatic betyder, at systemet ikke vinder eller mister varme. Dette opnås ved at placere gassen i varmeisolering som angivet ovenfor. Derfor øges lydstyrken i en adiabatisk ekspansion, og trykket falder, indtil det når sin laveste værdi.

I tredje fase har vi en isoterm kompression. Her fjerner vi isoleringen, og systemet kommer i kontakt med den termiske tank nummer 2, som vil have en lavere temperatur. Derfor er systemet ansvarlig for at overføre spildvarmen, der ikke er brugt, til denne termiske tank. Når varmen frigøres, begynder trykket at stige, og lydstyrken falder.

Endelig har vi i den sidste fase af Carnot-cyklussen enadiabatisk kompression. Her går vi tilbage til et trin med varmeisolering fra systemet. Trykket øger lydstyrken falder, indtil det når de oprindelige forhold igen. Derfor er cyklussen klar til at starte igen.

begrænsninger

Som nævnt før er Carnots motor idealiseret. Dette betyder, at det har sine begrænsninger siden virkelige motorer har ikke den 100% effektivitet. Vi ved, at to Carnot-maskiner har samme effektivitet, hvis de begge arbejder med de samme termiske reservoirer. Denne erklæring betyder, at jeg er ligeglad med, hvilket stof vi bruger, da præstationen vil være fuldstændig uafhængig og ikke kan hæves.

Konklusionen, som vi drager af den foregående analyse, er, at Carnot-cyklussen er toppen af ​​den termodynamiske proces, der ideelt kan nås. Med andre ord ud over det vil der ikke være nogen motor med større effektivitet. Vi ved, at det faktum, at varmeisolering aldrig er perfekt, og at de adiabatiske stadier ikke eksisterer, da der er varmeudveksling udefra.

I tilfælde af en bil opvarmes motorblokken, og på den anden side opfører blandingen af ​​benzin og luft sig ikke nøjagtigt, du kommunikerer ideelt. For ikke at nævne nogle faktorer, der forårsage en drastisk reduktion i ydeevne.

Jeg håber, at du med disse oplysninger kan lære mere om Carnot-cyklussen og dens egenskaber.


Indholdet af artiklen overholder vores principper for redaktionel etik. Klik på for at rapportere en fejl her.

Vær den første til at kommentere

Efterlad din kommentar

Din e-mailadresse vil ikke blive offentliggjort. Obligatoriske felter er markeret med *

*

*

  1. Ansvarlig for dataene: Miguel Ángel Gatón
  2. Formålet med dataene: Control SPAM, management af kommentarer.
  3. Legitimering: Dit samtykke
  4. Kommunikation af dataene: Dataene vil ikke blive kommunikeret til tredjemand, undtagen ved juridisk forpligtelse.
  5. Datalagring: Database hostet af Occentus Networks (EU)
  6. Rettigheder: Du kan til enhver tid begrænse, gendanne og slette dine oplysninger.