Carnot Tsikli və Ters Carnot Tsikli

Carnot Dövrü

Carnot dövrü en iyi mümkün effektivliyə malik bir termodynamik dövrdür. Carnot dövrü istilik formunda mövcud olan enerjiyi faydalı reversibl-adiabatik (izotropik) və digər proseslərə çevirir.

Carnot mühərrikinin effektivliyi, isti temperatur rezervuarının temperaturunun soyuq rezervuarın temperaturuna nisbətinə bərabərdir. Carnot dövrü hər hansı bir dövr və ya mühərrikin qazanabileceği ən yüksək effektivlik sərhədini təyin edir.

İş ilk dövr hissəsində iş fluidi tərəfindən edilir və ikinci dövr hissəsində iş fluidinə edilir. İkisi arasındakı fərq, cəmi edilən işdir.

Dövr effektivliyi, ən az məhsuldarlıqla ən çox verilən işi təmin edən reversibl proseslərin istifadəsi ilə maksimuma çəkilsə də, praktiki olaraq, hər bir proseslə bağlı olan irreversibleliklər silinmədiyidən reversibl dövrlər qazanıla bilmir.

Reversibl dövrlərdə işləyən soğutucular və istilik mühərrikleri, faktiki istilik mühərrik və soğutucuların müqayisəsi üçün model kimi istifadə olunur. Faktiki dövrin inkişafında, reversibl dövr başlanğıc nöqtəsi kimi xidmət edir və tələblərə uyğunlaşdırmaq üçün modifikasiya olunur.

Carnot dövrü dörd reversibl proses (2 adət reversibl-izoterml və 2 adət reversibl-adiabatik proses) tərəfindən təşkil edilir:

Carnot Dövrü, zambaq nümunəsi vasitəsilə aşağıdakı kimi göstərilir:
ADDIM 1 – 2
(Reversibl Izoterml Genişlənmə, Th = Sabit)

TH gazın başlangıç temperaturu və eyni zamanda rezervuarın temperaturudur, silindir qapağı ilə yaxın əlaqədadır.

Gaz genişləndikdə temperaturu endir, və bu temperatur rezervuardan gazın içində sonsuz kiçik istilik (dT) nəticəsində sabit saxlanılır.
Proses zamanı gazın içində köçən istilik miqdarı Qh-dir.

ADDIM 2 – 3
(Reversibl adiabatik genişlənmə, TH-dən TL-yə)

Sistem, istilik rezervuarı yerinə izolyasiya qoyulduqda adiabatik olur. Bu proses zamanı, gazın temperaturu Tl-dən Th-ə endir.

Bu proses reversibl və adiabatik (xüsusi olaraq mühəndislik termodynamikası sistemlər və proseslər üçün xüsusi təriflər var).

ADDIM 3 – 4
(Reversibl izoterml sıxışdırılma, Tl = sabit)

Addım-3-də, silindir qapağı izolyasiyası Tl temperaturunda istilik çöküşü ilə əvəz edildi. Harici qüvvə pistonu içəri doğru itdikdə, gazın temperaturu artır.

Amma gazın temperaturu, istiliği çöküşünə atmaqla sabit saxlanılır. Proses zamanı atılan istilik miqdarı Ql-dir.
ADDIM 4 – 1
(Reversibl adiabatik sıxışdırılma, Tl-dən Th-ə)

İstilik çöküşü izolyasiya ilə əvəz edildiyində, gazın temperaturu sıxışdırma prosesi zamanı Tl-dən Th-ə artır.

Cəmi İş

Gazın genişlənmə prosesində edilən iş, 1-2-3 kəsrinin altında verilən sahədir.
Sixma prosesində gazın üstündə edilən iş, 3-4-1 kəsrinin altında verilən sahədir

Beləliklə, cəmi iş, 1-2-3-4-1 yolun altında verilən sahədir.

Carnot Dövrünün Önəmliliyi

İstilik mühərrikinin effektivliyi dövrün maksimum və minimum temperaturuna asılıdır:
Carnot deyilir ki, istilik mühərrikinin effektivliyi sıvının növündən asılı deyil və yalnız dövr zamanı maksimum və minimum temperaturlardan asılıdır.

Beləliklə, istilik mühərrikinin effektivliyi süpər qızgın buhar temperaturunda daha yüksəkdir.
Carnot Dövrü və Termodynamikanın İkinci Qanunu:

Carnot dövrü, istilikin yüksək temperaturlu mənbədən (rezervuar) qəbul edildiyi və istilikin çöküşünə buraxıldığını açıqlamışdır. Bu fakt, termodynamikanın ikinci qanununun əsasını təşkil edir. Amma istilikin tərs istiqamətə köçməsi üçün xarici iş lazımdır.

Ters Carnot Dövrü

Carnot dövrü reversibl dövrdür və proses tərsinə çevrildikdə, Carnot soğutma dövrü olur. İstilik və iş etkileşimlərinin istiqaməti tamamilə tərsinə çevrilir, beləliklə,
Beləliklə,

• Aşağı temperaturlu rezervuardan qəbul edilən istilik Ql-dir

• Yüksək temperaturlu rezervuarda buraxılan istilik Qh-dir

• Edilən iş Wnet-in-dir

Ters Carnot dövrü, proseslərin istiqaməti illəri, konvensiya Carnot Dövrü ilə eynidir.

Carnot Dövrünün Tarixi