Carnot döngüsü

sınırlamaları

Fizik ve termodinamik konusunda konuştuğumuzda Carnot döngüsü bir Carnot motorunda yer alan bir dizi işlemden bahsediyoruz. Yalnızca birkaç tersinir tipte işlemden oluşan ideal bir cihazdır. Bu, bu süreçler bir kez gerçekleştikten sonra, ilk durumun devam ettirilebileceği anlamına gelir. Bu tip motor, fizikte ideal bir motor olarak kabul edilir ve motorların geri kalanını planlayabilmek için kullanılır.

Bu yazıda size Carnot döngüsü ve temel özellikleri hakkında bilmeniz gereken her şeyi anlatacağız.

temel özellikleri

Carnot döngüsü aşaması

Bu tip bir motorun ideal bir motor olarak değerlendirildiğinden bahsediyoruz. Bu böyledir, çünkü yer veya hava ile sürtünme nedeniyle enerji yayılımından yoksundur ve hiçbir viskozite yoktur. Tüm bu özellikler veya dezavantajlar herhangi bir gerçek motorda ortaya çıkar, çünkü termal enerjiyi% 100 kullanılabilir işe dönüştürmek imkansızdır. Ancak, Carnot yığını daha iyi çalışabilmek ve hesaplamaları daha kolay yapabilmek için tüm bu koşulları simüle edebilir.

Bir motor aldığımızda, bunu iş yapabilen bir maddeden başlayarak yapıyoruz. Örneğin, kullanılan ana maddeler gaz, benzin veya buhardır. İş yapabilen bu maddeler hem sıcaklık hem de basınçta çeşitli değişikliklere maruz kaldığında, hacimlerinde bazı varyasyonlar oluşturur. Bu şekilde, motora sahip olmak için bir piston silindir içinde hareket ettirilebilir.

Carnot döngüsü nedir?

carnot döngüsü

Bu döngü, Carnot motoru adı verilen bir sistem içinde gerçekleşir. Bu motorda, bir silindir içine alınmış ve bir piston ile sağlanan ideal bir gaz vardır. Piston, farklı sıcaklıklardaki çeşitli kaynaklarla temas halindedir. Bu sistemde aşağıdaki adımlarda özetleyebileceğimiz bazı süreçler vardır:

  • Cihaza belirli bir miktar ısı verilir. Bu miktardaki ısı, yüksek sıcaklıktaki termal rezervuardan gelir.
  • Sağlanacak bu ısı sayesinde motor iş yapar.
  • Isının bir kısmı kullanılır ve bir kısmı boşa harcanır. Atık, daha düşük sıcaklıktaki termal tanka aktarılır.

Tüm süreçleri gördükten sonra, Carnot döngüsünün aşamalarının neler olduğunu göreceğiz. Bu işlemlerin analizi, basınç ve hacmin ölçüldüğü bir diyagram kullanılarak gerçekleştirilir. Motorun amacı, iki numaralı depoyu ondan ısı alarak soğuk tutmak olabilir. Bu durumda bir soğutma makinesinden bahsedeceğiz. Aksine, amaç ısıyı termal rezervuara bir numara aktarmaksa, o zaman bir ısı pompasından bahsedeceğiz.

Bir basınç ve hacim diyagramını analiz edersek, motorun basınç ve sıcaklığındaki değişikliklerin aşağıdaki belirli koşullar altında gösterildiğini görürüz:

  • Sıcaklık sabit tutulduğu sürece. Burada izotermal bir süreçten bahsediyoruz.
  • Isı transferi yok. Burası ısı yalıtımımızın olduğu yer.

İzotermal süreçlerin birbirine bağlanması gerekir ve bu ısı yalıtımı sayesinde sağlanır.

Carnot döngüsünün aşamaları

basınç ve hacim değişikliği

Başlangıç ​​noktasında, gazın belirli basınç, hacim ve sıcaklık koşullarına sahip olduğu döngünün herhangi bir kısmıyla başlayabiliriz. Bu ve gaz, başlangıç ​​koşullarına dönmesine neden olacak bir dizi işlemden geçecektir. Gaz başlangıç ​​koşullarına döndüğünde, başka bir döngüyü başlatmak için mükemmel durumdaydı. Bu koşullar, sondaki iç enerji başlangıçtaki iç enerji ile aynı olduğu sürece verilir. Bu, enerjinin korunduğu anlamına gelir. Enerjinin ne yaratıldığını ne de yok edildiğini, sadece dönüştürüldüğünü zaten biliyoruz.

Carnot çevriminin ilk aşaması, bir izotermal genişlemeye dayanmaktadır. Bu aşamada, sistem termal rezervuardan 1 ısıyı emer ve bir izotermal genleşmeye uğrar. Böylece gazın hacmi artar ve basınç düşer. Bununla birlikte, gaz genleştiğinde soğuduğu için sıcaklık sabit kalır. Bu nedenle, iç enerjisinin zaman içinde sabit kaldığını biliyoruz.

İkinci aşamada bir adyabatik genişleme. Adyabatik, sistemin ısı kazanmaması veya kaybetmemesi anlamına gelir. Bu, gazın yukarıda belirtildiği gibi ısı yalıtımına yerleştirilmesiyle sağlanır. Bu nedenle adyabatik bir genişlemede hacim artar ve en düşük değerine ulaşıncaya kadar basınç düşer.

In üçüncü aşamada izotermal sıkıştırmamız var. Burada yalıtımı kaldırıyoruz ve sistem daha düşük sıcaklıkta olacak 2 numaralı termal tank ile temas ediyor. Bu nedenle kullanılmayan atık ısının bu termik tanka aktarılmasından sistem sorumludur. Isı serbest kaldıkça, basınç artmaya ve hacim azalmaya başlar.

Son olarak, Carnot döngüsünün son aşamasında biradyabatik sıkıştırma. Burada sistem tarafından ısı yalıtımı aşamasına geri dönüyoruz. Basınç artar, hacim azalır, tekrar başlangıç ​​koşullarına ulaşana kadar. Bu nedenle döngü yeniden başlamaya hazırdır.

sınırlamaları

Daha önce de belirtildiği gibi, Carnot'un motoru idealleştirilmiştir. Bu, o zamandan beri sınırlamaları olduğu anlamına gelir gerçek motorlar bu% 100 verime sahip değildir. İki Carnot makinesinin her ikisi de aynı termal rezervuarlarla çalışırsa aynı verime sahip olduğunu biliyoruz. Bu ifade, performans tamamen bağımsız olacağı ve yükseltilemeyeceği için hangi maddeyi kullandığımıza önem verdiğim anlamına geliyor.

Önceki analizden çıkardığımız sonuç, Carnot döngüsünün, ideal olarak ulaşılabilen termodinamik sürecin en üstünde olduğudur. Yani, bunun ötesinde, daha verimli bir motor olmayacak. Dışarıyla ısı alışverişi olduğu için ısı yalıtımının asla mükemmel olmadığını ve adyabatik aşamaların olmadığını biliyoruz.

Bir araba söz konusu olduğunda motor bloğu ısınır ve diğer yandan benzin ve hava karışımı tam olarak davranmaz, ideal şekilde iletişim kurarsınız. Bazı faktörlerden bahsetmiyorum bile performansta ciddi bir düşüşe neden olur.

Umarım bu bilgilerle Carnot döngüsü ve özellikleri hakkında daha fazla bilgi edinebilirsiniz.


Makalenin içeriği şu ilkelerimize uygundur editoryal etik. Bir hata bildirmek için tıklayın burada.

İlk yorumu siz

Yorumunuzu bırakın

E-posta hesabınız yayınlanmayacak. Gerekli alanlar ile işaretlenmiştir *

*

*

  1. Verilerden sorumlu: Miguel Ángel Gatón
  2. Verilerin amacı: Kontrol SPAM, yorum yönetimi.
  3. Meşruiyet: Onayınız
  4. Verilerin iletilmesi: Veriler, yasal zorunluluk dışında üçüncü kişilere iletilmeyecektir.
  5. Veri depolama: Occentus Networks (AB) tarafından barındırılan veritabanı
  6. Haklar: Bilgilerinizi istediğiniz zaman sınırlayabilir, kurtarabilir ve silebilirsiniz.