Carnotov cikel

omejitve

Ko govorimo v fiziki in termodinamiki Carnotov cikel mislimo na zaporedje procesov, ki potekajo v Carnotovem motorju. Je idealna naprava, ki jo sestavlja le nekaj reverzibilnih postopkov. To pomeni, da se lahko po zagonu teh procesov nadaljuje z začetnim stanjem. Ta tip motorja v fiziki velja za idealnega motorja in se uporablja za načrtovanje preostalih motorjev.

V tem članku vam bomo povedali vse, kar morate vedeti o Carnotovem ciklusu in njegovih glavnih značilnostih.

Glavne značilnosti

Carnotova faza cikla

Govorimo, da ta tip motorja velja za idealen motor. To je tako, ker zaradi trenja s tlemi ali zrakom in zaradi viskoznosti ne izgublja energije zaradi odvajanja energije. Vse te značilnosti ali pomanjkljivosti se pojavijo v katerem koli resničnem motorju, saj nemogoče je pretvoriti toplotno energijo v uporabno delo za 100%. Vendar lahko Carnotova kopica simulira vse te pogoje, da lahko bolje deluje in na enostavnejši način izračunava.

Ko kupimo motor, to storimo tako, da začnemo s snovjo, ki je sposobna delati. Na primer, glavne snovi, ki se uporabljajo, so plin, bencin ali para. Ko so te snovi, ki so sposobne za delo, izpostavljene različnim spremembam temperature in tlaka, ustvarijo nekaj sprememb v njihovem obsegu. Na ta način lahko bat premikate v valju, da ima motor.

Kaj je Carnotov cikel?

carnotov cikel

Ta cikel se pojavi v sistemu, imenovanem Carnotov motor. V tem motorju je idealen plin, ki je zaprt v jeklenki in je opremljen z batom. Bat je v stiku z različnimi viri, ki imajo različne temperature. V tem sistemu je nekaj postopkov, ki jih lahko povzamemo v naslednjih korakih:

  • V napravo se dovaja določena količina toplote. Ta količina toplote prihaja iz visokotemperaturnega termalnega rezervoarja.
  • Motor opravlja delo zaradi te toplote, ki bi jo dovajali
  • Del toplote se porabi, nekaj pa zapravi. Odpadki se prenašajo v termalni rezervoar z nižjo temperaturo.

Ko bomo videli vse procese, bomo videli, katere so faze Carnotovega cikla. Analiza teh procesov se izvede z uporabo diagrama, v katerem se izmeri tlak in prostornina. Namen motorja je lahko ohranjanje hladnosti rezervoarja številka dva z odvajanjem toplote iz njega. V tem primeru bomo govorili o hladilnem stroju. Če je ravno nasprotno, prenos toplote v toplotni rezervoar številka ena, potem govorimo o toplotni črpalki.

Če analiziramo diagram tlaka in prostornine, vidimo, da so spremembe tlaka in temperature motorja prikazane pod določenimi pogoji, ki so naslednji:

  • Dokler je temperatura konstantna. Tu govorimo o izotermičnem procesu.
  • Brez prenosa toplote. Tu imamo toplotno izolacijo.

Izotermične procese je treba povezati med seboj, kar dosežemo s toplotno izolacijo.

Faze Carnotovega cikla

sprememba tlaka in prostornine

Na začetku lahko začnemo s katerim koli delom cikla, v katerem ima plin določene pogoje tlaka, prostornine in temperature. Ta in plin bo imel vrsto postopkov, ki ga bodo lahko vrnili v začetne pogoje. Ko se je plin vrnil v prvotne pogoje, je bil v popolnem stanju za začetek novega cikla. Ti pogoji so podani, dokler je notranja energija na koncu enaka notranji energiji na začetku. To pomeni, da se energija ohranja. Že vemo, da se energija ne ustvarja in ne uničuje, ampak samo preoblikuje.

Prva stopnja Carnotovega cikla temelji na izotermični ekspanziji. V tej fazi sistem absorbira toploto iz toplotnega rezervoarja 1 in se izotermično razširi. Tako se prostornina plina poveča in tlak zmanjša. Vendar temperatura ostane stabilna, saj se plin, ko se razširi, ohladi. Zato vemo, da njegova notranja energija sčasoma ostaja nespremenjena.

V drugi fazi imamo adiabatska ekspanzija. Adijabatično pomeni, da sistem ne pridobiva ali izgublja toplote. To dosežemo z namestitvijo plina v toplotno izolacijo, kot je navedeno zgoraj. Zato se pri adiabatski ekspanziji prostornina povečuje in tlak zmanjšuje, dokler ne doseže najnižje vrednosti.

V tretja stopnja imamo izotermično stiskanje. Tu odstranimo izolacijo in sistem pride v stik s termo rezervoarjem številka 2, ki bo pri nižji temperaturi. Iz tega razloga je sistem odgovoren za prenos odpadne toplote, ki ni bila porabljena v ta termalni rezervoar. Ko se toplota sprosti, začne tlak naraščati, volumen pa padati.

Končno, v zadnji fazi Carnotovega cikla imamoadiabatska kompresija. Tu se vrnemo na stopnjo toplotne izolacije sistema. Tlak povečuje prostornino zmanjšuje, dokler spet ne doseže začetnih pogojev. Zato je cikel pripravljen za ponovni zagon.

Omejitve

Kot smo že omenili, je Carnotov motor idealiziran. To pomeni, da ima svoje omejitve že od leta pravi motorji nimajo te 100% učinkovitosti. Vemo, da imata dva Carnotova stroja enako učinkovitost, če oba delujeta z enakimi toplotnimi rezervoarji. Ta izjava pomeni, da me zanima, katero snov uporabljamo, saj bo izvedba popolnoma neodvisna in je ni mogoče dvigniti.

Zaključek, ki ga izhajamo iz prejšnje analize, je, da je Carnotov cikel vrh termodinamičnega procesa, ki ga je mogoče idealno doseči. Z drugimi besedami, poleg tega ne bo motorja z večjo učinkovitostjo. Vemo, da dejstvo toplotne izolacije ni nikoli popolno in adijabatske stopnje ne obstajajo, saj obstaja zunanja izmenjava toplote.

V primeru avtomobila se motorni blok segreje, po drugi strani pa se mešanica bencina in zraka ne obnaša točno, idealno komunicirate. Da ne omenjam nekaterih dejavnikov, ki povzroči drastično zmanjšanje zmogljivosti.

Upam, da boste s temi informacijami izvedeli več o Carnotovem ciklusu in njegovih značilnostih.


Vsebina članka je v skladu z našimi načeli uredniška etika. Če želite prijaviti napako, kliknite tukaj.

Bodite prvi komentar

Pustite svoj komentar

Vaš e-naslov ne bo objavljen. Obvezna polja so označena z *

*

*

  1. Za podatke odgovoren: Miguel Ángel Gatón
  2. Namen podatkov: Nadzor neželene pošte, upravljanje komentarjev.
  3. Legitimacija: Vaše soglasje
  4. Sporočanje podatkov: Podatki se ne bodo posredovali tretjim osebam, razen po zakonski obveznosti.
  5. Shranjevanje podatkov: Zbirka podatkov, ki jo gosti Occentus Networks (EU)
  6. Pravice: Kadar koli lahko omejite, obnovite in izbrišete svoje podatke.