Apabila kita bercakap dalam fizik dan termodinamik Kitaran Carnot kita merujuk kepada urutan proses yang berlaku dalam mesin Carnot. Ia adalah alat yang ideal yang hanya terdiri daripada beberapa proses jenis terbalik. Ini bermaksud bahawa setelah proses ini berlaku, keadaan awal dapat dilanjutkan. Motor jenis ini dianggap dalam fizik sebagai motor yang ideal dan digunakan untuk dapat merancang motor yang selebihnya.
Dalam artikel ini kami akan memberitahu anda semua yang perlu anda ketahui mengenai kitaran Carnot dan ciri utamanya.
ciri-ciri utama
Kita bercakap bahawa enjin jenis ini dianggap sebagai enjin yang ideal. Ini berlaku kerana kekurangan tenaga, kerana geseran dengan tanah atau udara dan kelikatan apa pun. Semua ciri atau kekurangan ini timbul pada mana-mana enjin sebenar, sejak mustahil untuk menukar tenaga haba menjadi kerja yang boleh digunakan sebanyak 100%. Walau bagaimanapun, timbunan Carnot dapat mensimulasikan semua keadaan ini agar dapat berfungsi dengan lebih baik dan membuat pengiraan dengan cara yang lebih mudah.
Apabila kita membeli enjin, kita melakukannya bermula dari bahan yang mampu melakukan kerja. Contohnya, bahan utama yang digunakan adalah gas, petrol atau wap. Apabila bahan-bahan ini yang mampu melakukan kerja mengalami perubahan dalam suhu dan tekanan, mereka menghasilkan beberapa variasi dalam isipadu mereka. Dengan cara ini, piston dapat digerakkan dalam silinder untuk memiliki motor.
Apakah kitaran Carnot?
Kitaran ini berlaku dalam sistem yang disebut mesin Carnot. Di dalam enjin ini terdapat gas ideal yang tertutup dalam silinder dan dilengkapi dengan piston. Piston bersentuhan dengan pelbagai sumber yang berada pada suhu yang berbeza. Dalam sistem ini terdapat beberapa proses yang dapat kita lihat dalam langkah-langkah berikut:
- Sejumlah haba dibekalkan ke peranti. Jumlah haba ini berasal dari takungan terma suhu tinggi.
- Motor melakukan kerja berkat kepanasan ini yang akan dibekalkan
- Sebilangan haba digunakan dan sebahagian lagi terbuang. Sisa dipindahkan ke tangki termal yang pada suhu lebih rendah.
Setelah kita melihat semua prosesnya, kita akan melihat tahap-tahap kitaran Carnot. Analisis proses ini dilakukan dengan menggunakan gambarajah di mana tekanan dan isipadu diukur. Tujuan enjinnya adalah untuk memastikan tangki nombor dua tetap sejuk dengan mengeluarkan haba daripadanya. Dalam kes ini kita akan bercakap mengenai mesin penyejuk. Sekiranya, sebaliknya, objektifnya adalah untuk memindahkan haba ke takungan terma nombor satu, maka kita bercakap mengenai pam haba.
Sekiranya kita menganalisis gambarajah tekanan dan isipadu, kita melihat bahawa perubahan tekanan dan suhu mesin ditunjukkan dalam keadaan tertentu seperti berikut:
- Selagi suhu tetap berterusan. Di sini kita bercakap mengenai proses isotermal.
- Tiada pemindahan haba. Di sinilah kita mempunyai penebat haba.
Proses isotermal perlu dihubungkan antara satu sama lain dan ini dicapai berkat penebat haba.
Tahap kitaran Carnot
Pada titik permulaan kita dapat memulai dengan mana-mana bahagian kitaran di mana gas mempunyai keadaan tekanan, isipadu dan suhu tertentu. Ini dan gas akan menjalani serangkaian proses yang akan menyebabkannya kembali ke keadaan awal. Setelah gas kembali ke keadaan awal, dalam keadaan sempurna untuk memulakan kitaran lain. Syarat-syarat ini diberikan selagi tenaga dalaman pada akhir sama dengan tenaga dalaman pada awalnya. Ini bermaksud tenaga dijimatkan. Kita sudah tahu bahawa tenaga tidak diciptakan atau dimusnahkan, tetapi hanya berubah.
Tahap pertama kitaran Carnot didasarkan pada pengembangan isotermal. Pada peringkat ini sistem menyerap haba dari takungan terma 1 dan mengalami pengembangan isotermal. Oleh itu, isipadu gas meningkat dan tekanan menurun. Walau bagaimanapun, suhu tetap stabil sejak gas mengembang ia menyejuk. Oleh itu, kita tahu bahawa tenaga dalamannya tetap berterusan dari masa ke masa.
Pada peringkat kedua kita mempunyai pengembangan adiabatik. Adiabatik bermaksud bahawa sistem tidak memperoleh atau kehilangan haba. Ini dicapai dengan meletakkan gas dalam penebat panas seperti yang ditunjukkan di atas. Oleh itu, dalam pengembangan adiabatik volume meningkat dan tekanan menurun sehingga mencapai nilai terendah.
Dalam tahap ketiga kita mempunyai pemampatan isotermal. Di sini kita mengeluarkan penebat dan sistem bersentuhan dengan tangki termal nombor 2, yang akan berada pada suhu yang lebih rendah. Oleh itu, sistem ini bertanggungjawab untuk memindahkan sisa haba yang belum digunakan ke tangki termal ini. Semasa haba melepaskan, tekanan mula meningkat dan isipadu menurun.
Akhirnya, pada peringkat terakhir kitaran Carnot kita mempunyaipemampatan adiabatik. Di sini kita kembali ke tahap penebat haba oleh sistem. Tekanan meningkat isipadu menurun sehingga mencapai keadaan awal lagi. Oleh itu, kitaran siap dimulakan lagi.
Had
Seperti yang disebutkan sebelumnya, mesin Carnot sangat ideal. Ini bermaksud bahawa ia mempunyai batasan sejak itu motor sebenar tidak mempunyai kecekapan 100%. Kami tahu bahawa dua mesin Carnot mempunyai kecekapan yang sama jika kedua-duanya beroperasi dengan takungan terma yang sama. Kenyataan ini bermaksud bahawa saya peduli apa bahan yang kita gunakan, kerana persembahannya akan bebas sepenuhnya dan tidak dapat dinaikkan.
Kesimpulan yang kita dapat dari analisis sebelumnya adalah bahawa kitaran Carnot adalah puncak proses termodinamik yang dapat dicapai dengan ideal. Iaitu, di luar itu, tidak akan ada mesin dengan kecekapan yang lebih tinggi. Kami tahu bahawa fakta penebat haba tidak pernah sempurna dan tahap adiabatik tidak wujud, kerana terdapat pertukaran haba dengan bahagian luar.
Dalam kes kereta, blok enjin memanas dan, sebaliknya, campuran petrol dan udara tidak berkelakuan tepat, anda berkomunikasi dengan ideal. Belum lagi beberapa faktor yang menyebabkan penurunan prestasi yang drastik.
Saya harap dengan maklumat ini anda dapat mengetahui lebih lanjut mengenai kitaran Carnot dan ciri-cirinya.