کارنو سائیکل اور الٹا کارنو سائیکل

کارنو سائیکل

کارنو سائیکل ترمودینامکس کا ایک سائیکل ہے جو بہترین ممکنہ کارکردگی کے لیے مشہور ہے۔ کارنو سائیکل دھواں کی شکل میں دستیاب توانائی کو فائدہ مند قابل برگشت (ایزوترمک) اور دیگر عملیات میں تبدیل کرتا ہے۔

کارنو انجن کی کارکردگی ایک منفی گرم گیر ریزروئیر کی درجہ حرارت کے تناسب کو کم کرتی ہے۔ کارنو سائیکل کسی بھی سائیکل یا انجن کے لیے عظیم ترین کارکردگی کا معیار قائم کرنے کے لیے جانا جاتا ہے۔

پہلے حصے کے دوران کام کرنے والے مائع کو کام کیا جاتا ہے اور دوسرے حصے کے دوران کام کرنے والے مائع پر کام کیا جاتا ہے۔ دونوں کے درمیان فرق نیٹ کام ہوتا ہے۔

سائیکل کی کارکردگی کو زیادہ سے زیادہ بنانے کے لیے وہ عملیات استعمال کیے جاتے ہیں جو کم سے کم کام کی ضرورت ہوتی ہے اور قابل برگشت عملیات کا استعمال کرتے ہوئے سب سے زیادہ فائدہ حاصل کیا جاتا ہے۔ عملی طور پر، قابل برگشت سائیکل کو حاصل کرنا ممکن نہیں ہے کیونکہ ہر عملیات کے ساتھ متعلقہ غیر قابل برگشتی کو ختم نہیں کیا جا سکتا۔

قابل برگشت سائیکل پر کام کرنے والے فریجز اور گرم انجن کو فعلی گرم انجن اور فریجز کے مقابلے کے لیے ماڈل کے طور پر سمجھا جاتا ہے۔ فعلی سائیکل کی ترقی کے دوران قابل برگشت سائیکل شروع کرنے کا نقطہ کہلاتا ہے اور اس کو متطلبات کے مطابق تبدیل کیا جاتا ہے۔

کارنو سائیکل کو چار قابل برگشت عملیات (2 نمبر قابل برگشت-ایزوترمک اور 2 نمبر قابل برگشت-آڈیابیٹک عملیات) پر مشتمل ہے:

کارنو سائیکل کو نیچے پسٹن کے متعلقہ مثال کے ذریعے ظاہر کیا گیا ہے:
خطوة 1 - 2
(قابل برگشت ایزوترمک توسیع، Th = مستقل)

TH گیس کی ابتدائی درجہ حرارت اور ریزروئیر کی درجہ حرارت ہے، جو سلنڈر کے سر کے ساتھ مل گیا ہے۔

جب گیس توسیع کرتی ہے تو گیس کی درجہ حرارت کم ہوجاتی ہے اور اس کو مستقل رکھنے کے لیے ریزروئیر سے گیس تک بی نهایت چھوٹی مقدار میں دھواں منتقل کی جاتی ہے۔
عملیات کے دوران گیس کو منتقل کی گئی دھواں کی مقدار Qh ہے۔

خطوة 2 – 3
(قابض توسعة عازلة قابلة للعكس من TH إلى TL)

يصبح النظام عازلاً عندما يتم استبدال خزان الحرارة بعزل. خلال هذه العملية، تنخفض درجة حرارة الغاز من Th إلى Tl.

تُسمى هذه العملية قابلة للعكس وكذلك عازلة (لاحظ أن هندسة الديناميكا الحرارية لديها تعريف محدد لأنظمة العمليات).

خطوة 3 – 4
(ضغط ثابت قابل للعكس، Tl = ثابت)

في المرحلة الثالثة، يتم استبدال العازل في رأس الأسطوانة بمصدر حراري عند درجة حرارة Tl. عندما يقوم قوة خارجية بدفع المكبس داخلاً لفعل العمل على الغاز، فإن درجة حرارة الغاز ترتفع.

ولكن درجة حرارة الغاز تبقى ثابتة عن طريق رفض الحرارة إلى الحوض. كمية الحرارة المرفوضة خلال العملية هي Ql.
خطوة 4 – 1
(ضغط عازل قابل للعكس يزيد درجة الحرارة من Tl إلى Th)

يتم استبدال مصدر الحرارة بالعزل ودرجة حرارة الغاز تزداد من Tl إلى Th أثناء عملية الضغط.

العمل الإجمالي المنجز

العمل المنجز بواسطة الغاز أثناء عملية التوسع هو المساحة الموجودة تحت المنحنى 1-2-3.
العمل المنجز على الغاز أثناء عملية الضغط هو المساحة الموجودة تحت المنحنى 3-4-1

وبالتالي فإن العمل الإجمالي المنجز هو المساحة تحت المسار 1-2-3-4-1.

کارنو سائیکل کی اہمیت

گرمی کے انجن کی کارکردگی سائیکل کی سب سے زیادہ اور کم درجہ حرارت پر منحصر ہوتی ہے:
کارنو نے بتایا ہے کہ گرمی کے انجن کی کارکردگی مائع کی قسم پر منحصر نہیں ہوتی بلکہ صرف سائیکل کے دوران کی سب سے زیادہ اور کم درجہ حرارت پر منحصر ہوتی ہے۔

اس لیے جب گرمی کا انجن بہت گرم بھاپ کی درجہ حرارت پر کام کرتا ہے تو اس کی کارکردگی زیادہ ہوتی ہے۔
کارنو سائیکل اور دوسرا گرمیاتی قانون:

کارنو سائیکل نے واضح طور پر ظاہر کیا ہے کہ گرمی کو ایک عالی درجہ حرارت کے ذخیرہ سے اخذ کیا جاتا ہے اور گرمی کو نیچے کے ذخیرہ تک روانہ کیا جاتا ہے۔ یہ حقیقت دوسرے گرمیاتی قانون کی بنیاد بنی ہے۔ لیکن انٹھنی کی معکوس سمت میں گرمی کو منتقل کرنے کے لیے بیرونی کام کی ضرورت ہوتی ہے۔

معکوس کارنو سائیکل

کارنو سائیکل ایک معکوس سائیکل ہے، اور جب پروسیس معکوس ہوجاتی ہے تو یہ کارنو فریجنگ سائیکل بن جاتا ہے۔ گرمی اور کام کے تفاعل کی سمت بالکل معکوس ہوتی ہے، اس لیے
اس لیے،

• کم درجہ حرارت کے ذخیرہ سے لی گئی گرمی Ql

• عالی درجہ حرارت کے ذخیرہ میں رہائش دی گئی گرمی Qh

• کیا گیا کام Wnet-in

معکوس کارنو سائیکل معمولی کارنو سائیکل کے مطابق ہے صرف پروسیس کی سمت مختلف ہوتی ہے۔

کارنو سائیکل کی تاریخ

کارنو سائیکل کا نام "N. L. Sadi Carnot" کے نام پر رکھا گیا ہے جس نے 1824 میں اسے دریافت کیا تھا۔ ساڈی کارنو کو گرمی اور کام کے تعلقات کی دریافت کے لیے گرمیات کے بانی کے طور پر شناخت کیا جاتا ہے۔ کارنو پہلے لوگوں میں سے ایک تھا جس نے یہ سمجھا تھا کہ گرمی بنیادی طور پر کام کی مختلف شکل ہے۔

Statement: Respect the original, good articles worth sharing, if there is infringement please contact delete.