কার্নট চক্র হল এমন একটি তাপগতিবিদ্যা চক্র যা সর্বোচ্চ দক্ষতার জন্য পরিচিত। কার্নট চক্র গরমের আকারে উপলব্ধ শক্তিকে উপযোগী প্রত্যাবর্তনযোগ্য-অধিবাত (সমতাপ) এবং অন্যান্য প্রক্রিয়াতে পরিবর্তন করে।
কার্নট ইঞ্জিনের দক্ষতা হল গরম তাপ সঞ্চালনার তাপমাত্রা এবং ঠাণ্ডা সঞ্চালনার তাপমাত্রার অনুপাতের বিপরীত। কার্নট চক্র যে কোনও চক্র বা ইঞ্জিনের সর্বোচ্চ দক্ষতা বেঞ্চমার্ক সেট করে।
চক্রের প্রথম অংশে কাজ করা হয় এবং দ্বিতীয় অংশে কাজ করা হয়। দুইটির মধ্যে পার্থক্য হল মোট কাজ।
চক্রের দক্ষতা প্রত্যাবর্তনযোগ্য প্রক্রিয়াগুলি ব্যবহার করে সর্বাধিক কাজ করা যায়, যা সবচেয়ে কম কাজ প্রয়োজন হয়। প্রায়শই, প্রত্যাবর্তনযোগ্য চক্র প্রত্যেক প্রক্রিয়ার সঙ্গে অপরিবর্তনীয়তার কারণে প্রায়শই প্রাপ্ত হওয়া যায় না, যা অপসারণ করা যায় না।
প্রত্যাবর্তনযোগ্য চক্রে কাজ করা রেফ্রিজারেটর এবং তাপ ইঞ্জিনগুলি প্রকৃত তাপ ইঞ্জিন এবং রেফ্রিজারেটরের তুলনায় মডেল হিসাবে বিবেচিত হয়। প্রকৃত চক্রের উন্নয়নে প্রত্যাবর্তনযোগ্য চক্র একটি শুরুর বিন্দু হিসাবে কাজ করে এবং প্রয়োজন অনুযায়ী পরিবর্তিত হয়।
কার্নট চক্র চারটি প্রত্যাবর্তনযোগ্য প্রক্রিয়া (2টি প্রত্যাবর্তনযোগ্য-সমতাপ এবং 2টি প্রত্যাবর্তনযোগ্য-অধিবাত) দ্বারা গঠিত হয়:
কার্নট চক্রটি নিম্নলিখিত পিস্টনের উদাহরণের মাধ্যমে দেখানো হল:
পদ ১ – ২
(প্রত্যাবর্তনযোগ্য সমতাপ প্রসারণ, Th = ধ্রুব)
TH হল গ্যাসের প্রারম্ভিক তাপমাত্রা এবং সিলিন্ডার হেডের সাথে ঘনিষ্ঠভাবে সংযুক্ত রেজার্ভয়ারের তাপমাত্রা।
গ্যাস প্রসারিত হলে তাপমাত্রা কমে যায় এবং এটি ধ্রুব রাখা হয় রেজার্ভয়ার থেকে গ্যাসে অসীম ছোট তাপ (dT) স্থানান্তর করে।
প্রক্রিয়ার সময় গ্যাসে স্থানান্তরিত তাপের পরিমাণ Qh
পদ ২ – ৩
(প্রত্যাবর্তনযোগ্য অধিবাত প্রসারণ, তাপমাত্রা পরিবর্তন TH থেকে TL)
তাপ রেজার্ভয়ার পরিবর্তে তাপ বাধাদার ব্যবহৃত হলে সিস্টেম অধিবাত হয়। এই প্রক্রিয়ায়, গ্যাসের তাপমাত্রা Tl থেকে Th পর্যন্ত কমে যায়।
এই প্রক্রিয়াটি প্রত্যাবর্তনযোগ্য এবং অধিবাত (নোট করুন যে প্রকৌশল তাপগতিবিদ্যা সিস্টেম এবং প্রক্রিয়াগুলির জন্য একটি নির্দিষ্ট সংজ্ঞা রয়েছে)।
পদ ৩ – ৪
(প্রত্যাবর্তনযোগ্য সমতাপ সংকোচন, Tl = ধ্রুব)
পর্যায়-৩-তে, তাপ সিঙ্ক তাপ বাধাদার পরিবর্তে সিলিন্ডার হেডে প্রতিস্থাপিত হয় তাপমাত্রা Tl এ। যখন বাহ্যিক বল পিস্টনকে ভিতরে ঠেলে গ্যাসে কাজ করে, তখন গ্যাসের তাপমাত্রা বাড়ে।
কিন্তু গ্যাসের তাপমাত্রা সিঙ্কে তাপ বর্জন করে ধ্রুব রাখা হয়। প্রক্রিয়ার সময় বর্জিত তাপের পরিমাণ Ql।
পদ ৪ – ১
(প্রত্যাবর্তনযোগ্য অধিবাত সংকোচন, তাপমাত্রা বৃদ্ধি Tl থেকে Th)
তাপ সিঙ্ক তাপ বাধাদার দ্বারা প্রতিস্থাপিত হয় এবং সংকোচন প্রক্রিয়ায় গ্যাসের তাপমাত্রা Tl থেকে Th পর্যন্ত বাড়ে।
প্রসারণ প্রক্রিয়ায় গ্যাস দ্বারা করা কাজ হল ১-২-৩ বক্ররেখার অধীনে দেওয়া এলাকা।
সংকোচন প্রক্রিয়ায় গ্যাসে করা কাজ হল ৩-৪-১ বক্ররেখার অধীনে দেওয়া এলাকা।
তাই মোট কাজ হল ১-২-৩-৪-১ পথের অধীনে দেওয়া এলাকা।
তাপ ইঞ্জিনের দক্ষতা চক্রের সর্বোচ্চ এবং সর্বনিম্ন তাপমাত্রার উপর নির্ভর করে:
কার্নট বলেছেন যে, তাপ ইঞ্জিনের দক্ষতা তরলের ধরণের উপর নির্ভর করে না, শুধুমাত্র চক্রের সময় সর্বোচ্চ এবং সর্বনিম্ন তাপমাত্রার উপর নির্ভর করে।
তাই, তাপ ইঞ্জিনের দক্ষতা উচ্চতর হয় যখন এটি সুপার-হিট বাষ্প তাপমাত্রায় কাজ করে।
কার্নট চক্র এবং তাপগতিবিদ্যার দ্বিতীয় সূত্র:
