Carnot syklus

begrensninger

Når vi snakker i fysikk og termodynamikk av Carnot syklus vi viser til en sekvens av prosesser som finner sted i en Carnot-motor. Det er en ideell enhet som består av bare noen få prosesser av reversibel type. Dette betyr at når disse prosessene har funnet sted, kan den opprinnelige tilstanden gjenopptas. Denne typen motor blir i fysikken betraktet som en ideell motor og brukes til å kunne planlegge resten av motorene.

I denne artikkelen skal vi fortelle deg alt du trenger å vite om Carnot-syklusen og dens viktigste egenskaper.

Hovedkarakteristikker

Carnot syklusstadium

Vi snakker om at denne typen motor blir sett på som en ideell motor. Dette er slik siden det mangler spredning av energi på grunn av friksjon med bakken eller luften og enhver form for viskositet. Alle disse egenskapene eller ulempene oppstår i enhver ekte motor, siden det er umulig å konvertere termisk energi til brukbart arbeid med 100%. Imidlertid kan Carnot-haugen simulere alle disse forholdene for å kunne fungere bedre og gjøre beregninger på en enklere måte.

Når vi kjøper en motor, gjør vi det fra et stoff som er i stand til å utføre arbeid. For eksempel er de viktigste stoffene som brukes gass, bensin eller damp. Når disse stoffene som er i stand til å utføre arbeid blir utsatt for forskjellige endringer i både temperatur og trykk, de genererer noen variasjoner i volumet. På denne måten kan et stempel flyttes i en sylinder for å få motoren.

Hva er Carnot-syklusen?

carnot syklus

Denne syklusen forekommer i et system som kalles Carnot-motoren. I denne motoren er det en ideell gass som er innesluttet i en sylinder og som er utstyrt med et stempel. Stempelet er i kontakt med forskjellige kilder som har forskjellige temperaturer. I dette systemet er det noen prosesser som vi kan se i følgende trinn:

  • En viss mengde varme tilføres enheten. Denne mengden varme kommer fra det termiske reservoaret ved høy temperatur.
  • Motoren utfører arbeid takket være denne varmen som tilføres
  • Noe av varmen brukes og noe er bortkastet. Avfallet overføres til den termiske tanken som har en lavere temperatur.

Når vi har sett alle prosessene, skal vi se trinnene i Carnot-syklusen. Analysen av disse prosessene utføres ved hjelp av et diagram der trykk og volum måles. Hensikten med motoren kan være å holde tank nummer to kjølig ved å trekke ut varme fra den. I dette tilfellet vil vi snakke om en kjølemaskin. Hvis målet tvert imot er å overføre varme til det termiske reservoaret et nummer ett, så snakker vi om en varmepumpe.

Hvis vi analyserer et trykk- og volumdiagram, ser vi at endringer i trykk og temperatur på motoren vises under visse forhold som er følgende:

  • Så lenge temperaturen holdes konstant. Her snakker vi om en isoterm prosess.
  • Ingen varmeoverføring. Det er her vi har varmeisolasjon.

Isotermiske prosesser må kobles til hverandre, og dette oppnås takket være varmeisolasjon.

Stadier av Carnot-syklusen

trykk og volumendring

Ved startpunktet kan vi starte med en hvilken som helst del av syklusen der gassen har visse betingelser for trykk, volum og temperatur. Dette og gass vil gjennomgå en serie prosesser som vil føre til at den går tilbake til startforholdene. Når gassen hadde kommet tilbake til de opprinnelige forholdene, var den i perfekt stand til å starte en ny syklus. Disse forholdene er gitt så lenge den indre energien til slutt er den samme som den indre energien i begynnelsen. Dette betyr at energi er bevart. Vi vet allerede at energi verken er skapt eller ødelagt, men bare transformert.

Den første fasen av Carnot-syklusen er basert på en isoterm ekspansjon. I dette stadiet absorberer systemet varme fra det termiske reservoaret 1 og gjennomgår en isoterm ekspansjon. Derfor øker volumet av gassen og trykket synker. Temperaturen forblir imidlertid stabil siden gassen avkjøles når gassen utvides. Derfor vet vi at dens indre energi forblir konstant over tid.

I andre etappe har vi en adiabatisk utvidelse. Adiabatic betyr at systemet ikke får eller mister varme. Dette oppnås ved å plassere gassen i varmeisolasjon som angitt ovenfor. Derfor øker volumet i en adiabatisk utvidelse og trykket synker til det når sin laveste verdi.

I tredje trinn har vi en isoterm kompresjon. Her fjerner vi isolasjonen og systemet kommer i kontakt med termisk tank nummer 2, som vil ha en lavere temperatur. Derfor er systemet ansvarlig for å overføre spillvarmen som ikke har blitt brukt til denne termotanken. Når varmen slipper ut, begynner trykket å øke og volumet å synke.

Til slutt, i den siste fasen av Carnot-syklusen, har vi enadiabatisk kompresjon. Her går vi tilbake til et stadium av varmeisolasjon fra systemet. Trykket øker volumet synker til det når de opprinnelige forholdene igjen. Derfor er syklusen klar til å starte på nytt.

begrensninger

Som nevnt før er Carnots motor idealisert. Dette betyr at det har sine begrensninger siden ekte motorer har ikke den 100% effektiviteten. Vi vet at to Carnot-maskiner har samme effektivitet hvis de begge opererer med de samme termiske reservoarene. Denne uttalelsen betyr at jeg bryr meg om hvilket stoff vi bruker, siden ytelsen vil være helt uavhengig og ikke kan løftes.

Konklusjonen som vi trekker fra forrige analyse er at Carnot-syklusen er toppen av den termodynamiske prosessen som ideelt sett kan nås. Det vil si at det utover det ikke vil være noen motor med større effektivitet. Vi vet at det faktum at varmeisolasjon aldri er perfekt, og at adiabatiske stadier ikke eksisterer, siden det er en varmeveksling med utsiden.

Når det gjelder en bil, varmes motorblokken opp, og på den annen side oppfører ikke blandingen av bensin og luft seg nøyaktig, du kommuniserer ideelt. For ikke å nevne noen faktorer som føre til en drastisk reduksjon i ytelsen.

Jeg håper at du med denne informasjonen kan lære mer om Carnot-syklusen og dens egenskaper.


Bli den første til å kommentere

Legg igjen kommentaren

Din e-postadresse vil ikke bli publisert. Obligatoriske felt er merket med *

*

*

  1. Ansvarlig for dataene: Miguel Ángel Gatón
  2. Formålet med dataene: Kontroller SPAM, kommentaradministrasjon.
  3. Legitimering: Ditt samtykke
  4. Kommunikasjon av dataene: Dataene vil ikke bli kommunisert til tredjeparter bortsett fra ved juridisk forpliktelse.
  5. Datalagring: Database vert for Occentus Networks (EU)
  6. Rettigheter: Når som helst kan du begrense, gjenopprette og slette informasjonen din.