Когда мы говорим о физике и термодинамике Цикл Карно мы имеем в виду последовательность процессов, происходящих в двигателе Карно. Это идеальное устройство, состоящее всего из нескольких процессов обратимого типа. Это означает, что как только эти процессы произойдут, исходное состояние может быть восстановлено. Этот тип двигателя считается в физике идеальным двигателем и используется для планирования остальных двигателей.
В этой статье мы расскажем вам все, что вам нужно знать о цикле Карно и его основных характеристиках.
Características principales
Речь идет о том, что этот тип двигателя считается идеальным двигателем. Это так, поскольку ему не хватает рассеивания энергии из-за трения о землю или воздух и отсутствия вязкости. Все эти характеристики или недостатки возникают в любом реальном двигателе, так как невозможно на 100% преобразовать тепловую энергию в полезную работу. Однако куча Карно может имитировать все эти условия, чтобы работать лучше и упростить вычисления.
Когда мы покупаем двигатель, мы делаем это, исходя из вещества, которое способно выполнять работу. Например, основные используемые вещества - это газ, бензин или пар. Когда эти вещества, способные выполнять работу, подвергаются различным изменениям как температуры, так и давления, они создают некоторые вариации в своем объеме. Таким образом, поршень может перемещаться внутри цилиндра, чтобы иметь двигатель.
Что такое цикл Карно?
Этот цикл происходит в системе, называемой двигателем Карно. В этом двигателе есть идеальный газ, заключенный в цилиндр и снабженный поршнем. Поршень контактирует с различными источниками, имеющими разную температуру. В этой системе есть некоторые процессы, которые мы можем увидеть в следующих шагах:
- К устройству подводится определенное количество тепла. Это количество тепла исходит от высокотемпературного теплового резервуара.
- Электродвигатель выполняет работу за счет этого тепла, которое будет подаваться
- Часть тепла уходит, а часть тратится. Отходы переносятся в термобак с более низкой температурой.
После того, как мы увидели все процессы, мы увидим, каковы стадии цикла Карно. Анализ этих процессов проводится с помощью диаграммы, на которой измеряются давление и объем. Целью двигателя может быть охлаждение резервуара номер два за счет отвода тепла. В данном случае речь идет об охлаждающей машине. Если, наоборот, цель - передать тепло тепловому резервуару номер один, то речь идет о тепловом насосе.
Если мы проанализируем диаграмму давления и объема, мы увидим, что изменения давления и температуры двигателя отображаются при определенных условиях, а именно:
- Пока поддерживается постоянная температура. Здесь речь идет об изотермическом процессе.
- Нет теплопередачи. Здесь у нас теплоизоляция.
Изотермические процессы необходимо связать друг с другом, и это достигается за счет теплоизоляции.
Этапы цикла Карно
В начальной точке мы можем начать с любой части цикла, в которой газ имеет определенные условия давления, объема и температуры. Это и газ пройдут ряд процессов, которые смогут вернуть его в исходные условия. Как только газ вернулся к исходным условиям, он был в идеальном состоянии для начала следующего цикла. Эти условия даны до тех пор, пока внутренняя энергия в конце такая же, как внутренняя энергия в начале. Это означает, что энергия сохраняется. Мы уже знаем, что энергия не создается и не уничтожается, а только трансформируется.
Первая стадия цикла Карно основана на изотермическом расширении. На этом этапе система поглощает тепло от теплового резервуара 1 и подвергается изотермическому расширению. Следовательно, объем газа увеличивается, а давление уменьшается. Однако температура остается стабильной, поскольку при расширении газ охлаждается. Следовательно, мы знаем, что его внутренняя энергия остается постоянной во времени.
На втором этапе у нас есть адиабатическое расширение. Адиабатический означает, что система не набирает и не теряет тепло. Это достигается помещением газа в теплоизоляцию, как указано выше. Следовательно, при адиабатическом расширении объем увеличивается, а давление уменьшается, пока не достигнет минимального значения.
En la На третьем этапе происходит изотермическое сжатие. Здесь мы снимаем изоляцию и система соприкасается с термобаком № 2, который будет иметь более низкую температуру. Таким образом, система отвечает за передачу неиспользованного отработанного тепла в этот тепловой резервуар. По мере выделения тепла давление начинает расти, а объем уменьшаться.
Наконец, на последней стадии цикла Карно мы имеемадиабатическое сжатие. Здесь мы вернемся к этапу теплоизоляции системой. Давление увеличивается, объем уменьшается, пока снова не достигнут начальных условий. Таким образом, цикл готов к повторному запуску.
ограничения
Как упоминалось ранее, двигатель Карно идеализирован. Это означает, что у него есть свои ограничения, поскольку настоящие двигатели не имеют такого 100% КПД. Мы знаем, что две машины Карно имеют одинаковую эффективность, если они обе работают с одними и теми же тепловыми резервуарами. Это утверждение означает, что меня не волнует, какое вещество мы используем, поскольку производительность будет полностью независимой и не может быть повышена.
Вывод, который мы делаем из предыдущего анализа, состоит в том, что цикл Карно является вершиной термодинамического процесса, который может быть идеально достигнут. То есть, кроме этого, двигателя с большей эффективностью не будет. Мы знаем, что теплоизоляция никогда не бывает идеальной и адиабатических стадий не существует, поскольку происходит теплообмен с внешней средой.
В случае с автомобилем блок двигателя нагревается и, с другой стороны, смесь бензина и воздуха ведет себя не совсем точно, вы общаетесь идеально. Не говоря уже о некоторых факторах, которые вызвать резкое снижение производительности.
Я надеюсь, что с этой информацией вы сможете больше узнать о цикле Карно и его характеристиках.