Carnot-siklus en Omgekeerde Carnot-siklus
Carnot Siklus
Die Carnot siklus is 'n termodynamiese siklus wat bekend staan vir die beste moontlike effektiwiteit. Die Carnot siklus verander energie in die vorm van warmte om nuttige omkeerbare-adiabatiese (isotrope) en ander prosesse te produseer.
Die effektiwiteit van 'n Carnot motor is een min die verhouding van die temperatuur van die warme termiese reservoir tot die temperatuur van die koue reservoir. Die Carnot siklus is bekend daarvoor dat dit die hoogste effektiwheidsmaatstaf stel wat enige siklus of motor kan bereik.
Werk word deur die werkfluïdus gedurende die eerste deel van die siklus gedoen en werk word op die werkfluïdus gedurende die tweede deel van die siklus gedoen. Die verskil tussen die twee is die netto werk wat gedoen word.
Die sikluseffektiwiteit kan gemaksimaliseer word deur die prosesse te gebruik wat die minste hoeveelheid werk vereis en die meeste lewer deur omkeerbare prosesse te gebruik. In praktyk kan omkeerbare siklusse nie bereik word nie weens onomkeerbaarheid wat met elke proses verbind is en nie uitgeskakel kan word nie.
Koelkaste en warmtemotors wat op omkeerbare siklusse werk, word as modelle beskou om werklike warmtemotors en koelkaste te vergelyk. In die ontwikkeling van die werklike siklus dien die omkeerbare siklus as 'n beginpunt en word aangepas om aan die vereistes te voldoen.
Die Carnot siklus bestaan uit vier omkeerbare prosesse (2 nommer omkeerbare-isotermiese en 2 nommer omkeerbare-adiabatiese prosesse) soos volg:
Die Carnot Siklus word hieronder deurgegee deur die relevante voorbeeld van die silinder:
STAP 1 – 2
(Omkeerbare Isotermiese Uitbreiding, Th = Konstant)
TH is die aanvanklike temperatuur van die gas en ook die temperatuur van die reservoir, is in naby kontak met die silinderkop.
Die temperatuur van die gas daal wanneer die gas uitspan en dieselfde word konstant gehou deur oneindig klein warmte (dT) van die reservoir na die gas oor te dra.
Die hoeveelheid warmte wat tydens die proses na die gas oorgedra word, is Qh
STAP 2 – 3
(Omkeerbare adiabatiese uitbreiding temperatuurval van TH tot TL)
Die stelsel word adiabaties wanneer die warmtereservoir vervang word deur isolering. Tydens hierdie proses, val die gas temperatuur tot Tl van Th.
Hierdie proses word omkeerbaar sowel as adiabaties genoem (let op dat ingenieurswese termodynamika 'n spesifieke definisie het vir stelsels en prosesse).
STAP 3 – 4
(Omkeerbare isotermiese kompressie, Tl = konstant)
By stap-3, word die warmtesink die silinderkop isolering vervang by temperatuur Tl. Wanneer 'n eksterne krag die silinder inwaarts duw om werk op die gas te doen, dan styg die temperatuur van die gas.
Maar die temperatuur van die gas word konstant gehou deur warmte aan die sink af te weier. Die hoeveelheid warmte wat tydens die proses afgewys word, is Ql.
STAP 4 – 1
(Omkeerbare adiabatiese kompressie temperatuurstyg van Tl tot Th)
Die energie sink word vervang met isolering en die temperatuur van die gas styg van Tl tot Th tydens die kompressieproses.
Netto Werk Gedoen
Werk gedoen deur die gas tydens die uitbreidingsproses is die area onder die kurwe 1-2-3.
Werk gedoen op die gas tydens die kompressieproses is die area onder die kurwe 3-4-1
Dus is die netto werk gedoen gegee deur die area onder die pad 1-2-3-4-1.
Betekenis van die Carnot Siklus
Effektiwiteit van die warmtemotor hang af van die maksimum en minimum temperatuur van die siklus:
Carnot stel dat die effektiwiteit van die warmtemotor onafhanklik is van die tipe fluïdum en slegs afhang van die maksimum en minimum temperature tydens die siklus.
Dus is die effektiwiteit van die warmtemotor hoër wanneer dit op oorverhit stoomtemperatuur werk.
Carnot Siklus en Tweede Wet van Termodynamika:
Die Carnot siklus het duidelik bewys dat warmte geabsorbeer word van die hoë-temperatuur bronne genaamd reservoirs en warmte afgeweier word na sink. Hierdie feit word die basis vir die tweede wet van termodynamika. Maar eksterne werk is nodig om warmte in die omgekeerde rigting te beweeg.
Omgekeerde Carnot Siklus
Carnot siklus is 'n omkeerbare siklus, en dit word die Carnot koelsiklus wanneer die proses omgekeerd word. Die rigting van warmte- en werkinteraksies word volledig omgekeerd, dus
Dus,
Warmte geabsorbeer van lae-temperatuur-reservoir is Ql
Warmte afgeweier na 'n hoë-temperatuur-reservoir is Qh
Werk gedoen is Wnet-in
Omgekeerde Carnot siklus is dieselfde as die konvensionele Carnot Siklus, behalwe vir die rigting van die prosesse.
Geskiedenis van die Carnot Siklus
Die Carnot siklus is vernoem na "N. L. Sadi Carnot" wat dit in 1824 ontdek het. Sadi Carnot word as die grondlegger van termodynamika beskou vir die ontdekking van die verhouding tussen warmte en werk. Carnot was een van die eerste om te besef dat warmte in essentie werk in 'n ander vorm is.
Verklaring: Respek vir die oorspronklike, goeie artikels is die deel van deel wat ged
