Ang Carnot cycle ay isang siklo ng termodinamika na kilala sa pinakamahusay na epektibidad. Ang Carnot cycle ay nagbabago ng enerhiyang magagamit sa anyo ng init upang makapagtatag ng kapaki-pakinabang na reversible-adiabatic (isotropic) at iba pang proseso.
Ang epektividad ng engine ng Carnot ay isa minus ang ratio ng temperatura ng mainit na thermal reservoir sa temperatura ng malamig na reservoir. Ang Carnot cycle ay kilala sa pagtatakda ng pinakamataas na pamantayan ng epektibidad na maaaring maabot ng anumang siklo o engine.
Ang gawain ay ginagawa ng working fluid sa unang bahagi ng siklo at ang gawain ay ginagawa sa working fluid sa ikalawang bahagi ng siklo. Ang pagkakaiba sa dalawa ay ang netong gawain na ginawa.
Maaaring i-maximize ang epektibidad ng siklo sa pamamagitan ng paggamit ng mga proseso na nangangailangan ng pinakamaliit na halaga ng gawain at nagbibigay ng pinakamarami gamit ang reversible processes. Sa praktikal, hindi maaaring maabot ang reversible cycles dahil sa irreversibility na kaugnay sa bawat proseso na hindi maaaring alisin.
Ang refrihidor at heat engines na gumagana sa reversible cycles ay itinuturing bilang mga modelo para sa paghahambing ng aktwal na heat engines at refrihidors. Sa pag-unlad ng aktwal na siklo, ang reversible cycle ay nagsisilbing punto ng simula at binabago upang tugunan ang kailangan.
Ang Carnot cycle ay binubuo ng apat na reversible processes (2 nos. reversible- isothermal at 2 nos. reversible-adiabatic processes) na sumusunod:
Inilalarawan ang Carnot Cycle sa ibaba sa pamamagitan ng katanggap-tanggap na halimbawa ng piston:
STEP 1 – 2
(Reversible Isothermal Expansion, Th = Constant)
Ang TH ay ang orihinal na temperatura ng gas at pati na rin ang temperatura ng reservoir, ay nasa malapit na ugnayan sa cylinder head.
Ang temperatura ng gas ay bumababa kapag ang gas ay lumalaganap at ang parehong ito ay kinakailangang panatilihin sa pamamagitan ng paglipat ng infinitesimal-heat (dT) mula sa reservoir patungo sa gas.
Ang halaga ng init na inilipat sa proseso sa gas ay Qh
STEP 2 – 3
(Reversible adiabatic expansion temperature drop from TH to TL)
Ang sistema ay naging adiabatic kapag ang heat reservoir ay pinalitan ng insulation. Sa prosesong ito, ang temperatura ng gas ay bumababa mula Tl mula Th.
Tinatawag itong reversible at adiabatic (tandaan na engineering thermodynamics ay may tiyak na definisyon para sa mga sistema at proseso).
STEP 3 – 4
(Reversible Isothermal Compression, Tl = constant)
Sa stage-3, ang heat sink ay pinalitan ang cylinder head insulation sa temperatura Tl. Kapag ang eksternal na puwersa ay pumasok sa loob ng piston para gawin ang gawain sa gas, ang temperatura ng gas ay tumaas.
Ngunit ang temperatura ng gas ay inililipat sa constant sa pamamagitan ng pag-reject ng init sa sink. Ang halaga ng init na inireject sa proseso ay Ql.
STEP 4 – 1
(Reversible adiabatic compression temperature increases from Tl to Th)
Ang energy sink ay pinalitan ng insulation at ang temperatura ng gas ay tumaas mula Tl to Th sa prosesong compression.
Ang gawain na ginawa ng gas sa proseso ng expansion ay ang lugar na ibinigay sa ilalim ng curve 1-2-3.
Ang gawain na ginawa sa gas sa proseso ng compression ay ang lugar na ibinigay sa ilalim ng curve 3-4-1
Kaya ang netong gawain na ginawa ay ibinigay sa lugar sa ilalim ng path 1-2-3-4-1.
Depende ang epektibidad ng heat engine sa pinakamataas at pinakamababang temperatura ng siklo:
Nagdeklara si Carnot na ang epektibidad ng heat engine ay independiyente sa uri ng fluid at nakadepende lamang sa pinakamataas at pinakamababang temperatura sa siklo.
Kaya mas mataas ang epektibidad ng heat engine kapag gumagana sa super-heated steam temperature.
Carnot Cycle at Ikalawang Batas ng Termodinamika:
Malinaw na ipinakita ng Carnot cycle ang katotohanan na ang init ay inaabsorb mula sa mataas na temperatura na tinatawag na reservoir at ang init ay inirereject sa sink. Ang katotohanang ito ay naging pundasyon para sa Ikalawang Batas ng Termodinamika. Ngunit kailangan ng eksternal na gawain upang ilipat ang init sa reverse direction.
Carnot cycle ay isang reversible cycle, at ito ay naging Carnot refrigeration cycle kapag ang proseso ay nabaligtad. Ang direksyon ng heat at work interactions ay lubusang nabaligtad, kaya
Kaya,
Ang init na inaabsorb mula sa mababang temperatura-reservoir ay Ql
Ang init na inirereject sa mataas na temperatura-reservoir ay Qh
Ang gawain na ginawa ay Wnet-in
Reversed Carnot cycle ay pareho ng konbensiyonal na Carnot Cycle maliban sa direksyon ng mga proseso.
Ang Carnot cycle ay ipinangalan kay “N. L. Sadi Carnot” na lumikha nito noong 1824. Tinatawag si Sadi Carnot bilang ang tagapagtatag ng termodinamika para sa pagdiscover ng relasyon ng init at gawain. Si Carnot ay isa sa mga unang narealize na ang init ay esensyal na gawain sa ibang anyo.
Pahayag: Igalang ang orihinal, mga magandang artikulo na karapat-dapat na maibahagi, kung may labag sa karapatan pakisulat upang tanggalin.
