Siklo ni Carnot ug Reversed Carnot Cycle

Carnot Cycle

Ang Carnot cycle usa ka termodinamiko nga siklo nga kasagaran alang sa pinakamaayo nga efisiensiya. Ang Carnot cycle nagbag-o sa enerhiya nga nakaabli sa porma sa init aron makaproduce og useful reversible-adiabatic (isotropic) ug uban pang mga proseso.

Ang efisiensiya sa Carnot engine usa minus ang ratio sa temperatura sa mainit nga thermal reservoir sa temperatura sa cold reservoir. Ang Carnot cycle kasagaran alang sa pag-set sa pinakataas nga benchmark nga maabot sa bisan unsang siklo o engine.

Gibuhat ang trabaho sa working fluid sa unang bahin sa siklo ug gibuhat ang trabaho sa working fluid sa ikaduhang bahin sa siklo. Ang kalainan sa duha mao ang net work done.

Mahimong mapalig-on ang siklo efficiency pinaagi sa paggamit sa mga proseso nga gigikanan sa pinakaliit nga kantidad sa trabaho ug maghatag sa labing dako pinaagi sa paggamit sa reversible proseso. Sa praktikal, wala mahimo ang reversible cycles tungod sa irreversibility nga gibulag sa bawg proseso nga wala ma-eliminate.

Ang refrigerators ug heat engines nga nagtrabaho sa reversible cycles gitukod isip modelo para sa pag-compare sa aktwal nga heat engines ug refrigerators. Sa pagbuhat sa aktwal nga siklo, ang reversible cycle nagsilbi isip starting point ug gimodify aron masunod ang requirement.

Ang Carnot cycle gisusumay sa apat ka reversible proseso (2 nos. reversible-isothermal ug 2 nos. reversible-adiabatic proseso) sama sa mosunod:

Gitukod ang Carnot Cycle sa ibaba pinaagi sa relevant na halimbawa sa piston:
STEP 1 – 2
(Reversible Isothermal Expansion, Th = Constant)

TH ang initial temperature sa gas ug usab ang temperatura sa reservoir, adunay malapitan nga contact sa cylinder head.

Ang temperatura sa gas mobaba kon mag expand ang gas ug ang sama naka-constant pinaagi sa pag-transfer sa infinitesimal-heat (dT) gikan sa reservoir ngadto sa gas.
Ang kantidad sa heat nga nitransfer sa proseso sa gas mao ang Qh

STEP 2 – 3
(Reversible adiabatic expansion temperature drop from TH to TL)

Nahimong adiabatic ang sistema kon ang heat reservoir nahimong insulation. Sa prosesong ini, ang temperatura sa gas mobaba ngadto sa Tl gikan sa Th.

Pinaagi niini ang proseso gitawag og reversible as well as adiabatic (note that engineering thermodynamics adunay specific definition para sa systems ug processes).

STEP 3 – 4
(Reversible Isothermal Compression, Tl = constant)

Sa stage-3, ang Heat sink nahimong insulation sa cylinder head sa temperatura Tl. Kon ang external force mogpush sa piston inwards aron magtrabaho sa gas, ang temperatura sa gas mobaba.

Pero ang temperatura sa gas naka-constant pinaagi sa pag-reject sa heat sa sink. Ang kantidad sa heat nga nireject sa proseso mao ang Ql.
STEP 4 – 1
(Reversible adiabatic compression temperature increases from Tl to Th)

Ang energy sink nahimong insulation ug ang temperatura sa gas mobaba gikan sa Tl ngadto sa Th sa panahon sa compression process.

Net Work Done

Ang trabaho nga gibuhat sa gas sa panahon sa expansion process mao ang area sa ilaha sa curve 1-2-3.
Ang trabaho nga gibuhat sa gas sa panahon sa compression process mao ang area sa ilaha sa curve 3-4-1

Konsekwentemente, ang net work done mao ang area sa ilaha sa path 1-2-3-4-1.

Importance of the Carnot Cycle

Depende ang heat engine efficiency sa maximum ug minimum temperature sa siklo:
Nagstate ang Carnot nga ang efisiensiya sa heat engine independent sa tipo sa fluid ug depende lamang sa maximum ug minimum temperatures sa siklo.

Konsekwentemente, mas taas ang efisiensiya sa heat engine kon operasyon sa super-heated steam temperature.
Carnot Cycle ug Second law of thermodynamics:

Gi-demonstrate sa Carnot cycle ang katungod nga ang heat gi-absorb gikan sa high-temperature source nga gitawag og reservoir ug ang heat gi-reject sa sink. Ang katungod niini naging basehan sa second law of thermodynamics. Pero ang external work required aron molihok ang heat sa reverse direction.

Reversed Carnot Cycle

Carnot cycle usa ka reversible cycle, ug naghimo kini og Carnot refrigeration cycle kon ang proseso reversed. Ang direksyon sa heat ug work interactions totally reversed, konsekwentemente
Thus,

• Heat absorbed from low-temperature-reservoir is Ql

• Heat rejected to a high-temperature-reservoir is Qh

• Work done is Wnet-in

Reversed Carnot cycle sama lang sa conventional Carnot Cycle except for the direction of the processes.

History of Carnot Cycle

Ang Carnot cycle gitawag pinaagi kay “N. L. Sadi Carnot” nga imohang pag-inventar sa 1824. Gitawag si Sadi Carnot isip founder sa thermodynamics tungod sa pag-discover sa heat ug work relationship. Si Carnot usa sa unang mga tawo nga naka-realize nga ang heat essentially works sa usa ka lain nga porma.

Statement: Respetar el original, los buenos artículos merecen ser compartidos, si hay infracción por favor contacte para eliminar.