Füüsika

Carnot tsükkel


Kuni 19. sajandi keskpaigani usuti, et on võimalik ehitada ideaalne soojusmasin, mis suudaks kogu tarnitud energia tööks muundada, saades kogutoodangu (100%).

Prantsuse insener Nicolas Carnot (1796-1832) näitas, et see pole võimalik, teoreetilise termilise masina jaoks, mis käitus nagu täiskoguse masin, kehtestades maksimaalse saagitsükli, mida hiljem kutsuti Carnot tsükkel.

See tsükkel koosneks sisust sõltumata neljast protsessist:

  • Pööratav isotermiline laienemine. Süsteem võtab soojust kütteallikast (L-M)
  • Pööratav adiabaatiline laienemine. Süsteem ei vaheta soojust soojusallikatega (M-N)
  • Pööratav isotermiline kokkusurumine. Süsteem eraldab jahutusallikale soojust (N-O)
  • Pööratav adiabaatiline kokkusurumine. Süsteem ei vaheta soojust soojusallikatega (O-L)

Carnot-masinas on kütteallikast saadav soojusenergia ja jahutusallikale eraldatav kogus võrdeliselt selle absoluutsete temperatuuridega:

Seega on Carnot-masina saagis:

ja

Logo:

Olemine:

= jahutusallika absoluuttemperatuur

= kütteallika absoluuttemperatuur

Seega järeldatakse, et 100% efektiivsuse saavutamiseks tuleb kogu kütteallikast tulev soojus tööks muuta, kuna jahutusallika absoluuttemperatuur peab olema 0K.

Sellest järeldub, et absoluutne null pole füüsilise süsteemi jaoks võimalik.

Näide:

Milline on aurumasina teoreetiline maksimaalne saagis, mille vedelik siseneb temperatuuril 560 ° C ja jätab tsükli temperatuurile 200 ° C?