Siklo ni Carnot at Inbertadong Siklo ni Carnot

Carnot Cycle

Ang Carnot cycle ay isang siklo termodynamiko na kilala sa pinakamahusay na epektibidad. Ang siklong Carnot ay nagbabago ng enerhiyang magagamit sa anyo ng init upang lumikha ng mga proseso na reversible-adiabatic (isotropic) at iba pa.

Ang epektibidad ng engine na Carnot ay isa minus ang ratio ng temperatura ng mainit na thermal reservoir sa temperatura ng malamig na reservoir. Ang siklong Carnot ay kilala sa pagtatakda ng pinakamataas na pamantayan ng epektibidad na maaaring maabot ng anumang siklo o engine.

Ang trabaho ay ginagawa ng working fluid sa unang bahagi ng siklo at ang trabaho ay ginagawa sa working fluid sa ikalawang bahagi ng siklo. Ang pagkakaiba sa dalawa ay ang netong trabaho na ginawa.

Maaaring i-maximize ang epektibidad ng siklo sa pamamagitan ng paggamit ng mga proseso na nangangailangan ng pinakamaliit na halaga ng trabaho at nagbibigay ng pinakamarami sa pamamagitan ng paggamit ng reversible processes. Sa praktikal, hindi maaaring makamit ang reversible cycles dahil sa irreversibility na kaugnay sa bawat proseso na hindi maaaring alisin.

Ang mga refrigerator at heat engines na gumagana sa reversible cycles ay itinuturing bilang mga modelo para sa paghahambing ng aktwal na heat engines at refrigerators. Sa pag-unlad ng aktwal na siklo, ang reversible cycle ay ginagamit bilang punto ng simula at binabago upang tugunan ang pangangailangan.

Ang Carnot cycle ay binubuo ng apat na reversible processes (2 nos. reversible- isothermal at 2 nos. reversible-adiabatic processes) na sumusunod:

Inilalarawan ang Siklong Carnot sa ibaba sa pamamagitan ng relevant na halimbawa ng piston:
STEP 1 – 2
(Reversible Isothermal Expansion, Th = Constant)

Ang TH ay ang orihinal na temperatura ng gas at din ang temperatura ng reservoir, na nasa malapit na ugnayan sa cylinder head.

Kapag umexpand ang gas, bumababa ang temperatura nito at inaalamin ito sa pamamagitan ng paglipat ng infinitesimal-heat (dT) mula sa reservoir patungo sa gas.
Ang halaga ng init na ilipat sa proseso patungo sa gas ay Qh

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

Naging adiabatic ang sistema kapag palitan ng insulation ang heat reservoir. Sa prosesong ito, bumababa ang temperatura ng gas mula Tl mula Th.

Tinatawag itong reversible at adiabatic (tandaan na engineering thermodynamics may tiyak na definisyon para sa mga sistema at proseso).

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

Sa stage-3, ang heat sink ang naging paborito sa cylinder head insulation sa temperatura Tl. Kapag isang external force ang nag-push ng piston pabalik para gawin ang trabaho sa gas, tumaas ang temperatura ng gas.

Ngunit inaalamin ang temperatura ng gas sa pamamagitan ng pagreject ng init sa sink. Ang halaga ng init na ireject sa proseso ay Ql.
STEP 4 – 1
(Reversible adiabatic compression temperature increases from Tl to Th)

Ang energy sink ay palitan ng insulation at tumaas ang temperatura ng gas mula Tl to Th sa proseso ng compression.

Netong Trabaho Ginawa

Ang trabaho na ginawa ng gas sa proseso ng expansion ay ang lugar na ibinigay sa ilalim ng kurba 1-2-3.
Ang trabaho na ginawa sa gas sa proseso ng compression ay ang lugar na ibinigay sa ilalim ng kurba 3-4-1

Samakatuwid, ang netong trabaho na ginawa ay ibinigay ng lugar sa ilalim ng landas 1-2-3-4-1.

Kahalagahan ng Carnot Cycle

Ang epektibidad ng heat engine ay depende sa pinakamataas at pinakamababang temperatura ng siklo:
Nagsasaad ang Carnot na ang epektibidad ng heat engine ay independiyente sa uri ng fluid at kung saan depende lamang sa pinakamataas at pinakamababang temperatura sa panahon ng siklo.

Samakatuwid, mas mataas ang epektibidad ng heat engine kapag gumagana sa suprapiinit na temperatura ng steam.
Carnot Cycle at Ikalawang Batas ng Thermodynamics:

Malinaw na ipinakita ng siklong Carnot ang katotohanan na ang init ay inabsorb mula sa high-temperature source na tinatawag na reservoir at ang init ay inireject sa sink. Ang katotohanang ito ay naging pundasyon para sa ikalawang batas ng thermodynamics. Ngunit kinakailangan ng external work upang ilipat ang init sa reverse direction.

Reversed Carnot Cycle

Carnot cycle ay isang reversible cycle, at ito ay naging Carnot refrigeration cycle kapag inreverse ang proseso. Ang direksyon ng heat at work interactions ay ganap na inreverse, samakatuwid
Samakatuwid,

• Ang init na inabsorb mula sa low-temperature-reservoir ay Ql

• Ang init na inireject sa high-temperature-reservoir ay Qh

• Ang trabaho na ginawa ay Wnet-in

Reversed Carnot cycle ay pareho sa conventional Carnot Cycle maliban sa direksyon ng mga proseso.

Kasaysayan ng Carnot Cycle

Ang Carnot cycle ay ipinangalan kay “N. L. Sadi Carnot” na siyang nag-imbento nito noong 1824. Si Sadi Carnot ay tinatawag na tagapagtatag ng thermodynamics para sa pagdiscover ng ugnayan ng init at trabaho. Si Carnot ay isa sa mga unang nakapagtanto na ang init ay esensyal na trabaho sa ibang anyo.

Pahayag: Igalang ang orihinal, mga magagandang artikulo na karapat-dapat na ibahagi, kung may infringement pakiusap kontakin upang tanggalin.