Carnotov cyklus

obmedzenia

Keď hovoríme o fyzike a termodynamike Carnotov cyklus máme na mysli postupnosť procesov, ktoré prebiehajú v Carnotovom stroji. Je to ideálne zariadenie pozostávajúce iba z niekoľkých procesov reverzibilného typu. To znamená, že akonáhle tieto procesy prebehnú, je možné obnoviť počiatočný stav. Tento typ motora sa vo fyzike považuje za ideálny motor a používa sa na to, aby bolo možné naplánovať zvyšok motorov.

V tomto článku vám povieme všetko, čo potrebujete vedieť o Carnotovom cykle a jeho hlavných charakteristikách.

kľúčové vlastnosti

Carnotov cyklus

Hovoríme, že tento typ motora sa považuje za ideálny motor. Je tomu tak preto, lebo chýba rozptýlenie energie v dôsledku trenia o zem alebo vzduch a akejkoľvek viskozity. Všetky tieto vlastnosti alebo nevýhody vznikajú u všetkých skutočných motorov, pretože je nemožné premeniť tepelnú energiu na 100% využiteľnú prácu. Halda Carnota však dokáže simulovať všetky tieto podmienky, aby mohla lepšie fungovať a robiť výpočty jednoduchším spôsobom.

Keď kupujeme motor, robíme to od látky, ktorá je schopná robiť prácu. Napríklad hlavnými použitými látkami sú plyn, benzín alebo para. Ak sú tieto látky schopné vykonávať prácu rôzne zmeny teploty aj tlaku, vytvárajú určité odchýlky v ich objeme. Týmto spôsobom sa môže piest pohybovať vo vnútri valca, aby mal motor.

Čo je to Carnotov cyklus?

Carnotov cyklus

Tento cyklus sa vyskytuje v systéme, ktorý sa nazýva Carnotov motor. V tomto motore je ideálny plyn, ktorý je uzavretý vo valci a ktorý je vybavený piestom. Piest je v kontakte s rôznymi zdrojmi, ktoré majú rôzne teploty. V tomto systéme sú niektoré procesy, ktoré môžeme vidieť v nasledujúcich krokoch:

  • Do zariadenia sa dodáva určité množstvo tepla. Toto množstvo tepla pochádza z vysokoteplotného tepelného zásobníka.
  • Motor vďaka tomuto dodávanému teplu vykonáva prácu
  • Časť tepla sa využije a časť sa stratí. Odpad sa prenáša do tepelnej nádrže, ktorá má nižšiu teplotu.

Keď sme videli všetky procesy, uvidíme, aké sú fázy Carnotovho cyklu. Analýza týchto procesov sa uskutočňuje pomocou diagramu, v ktorom sa meria tlak a objem. Účelom motora môže byť buď ochladenie nádrže číslo dva extrakciou tepla z nej. V tomto prípade bude reč o chladiacom stroji. Ak je naopak cieľom prenos tepla do tepelného zásobníka číslo jedna, potom hovoríme o tepelnom čerpadle.

Ak analyzujeme tlakový a objemový diagram, vidíme, že zmeny tlaku a teploty motora sa zobrazujú za určitých podmienok:

  • Pokiaľ je teplota udržiavaná na konštantnej hodnote. Tu hovoríme o izotermickom procese.
  • Žiadny prenos tepla. Tu máme tepelnú izoláciu.

Izotermické procesy musia byť navzájom spojené a je to dosiahnuté vďaka tepelnej izolácii.

Fázy Carnotovho cyklu

zmena tlaku a objemu

V počiatočnom bode môžeme začať s akoukoľvek časťou cyklu, v ktorej má plyn určité podmienky tlaku, objemu a teploty. Toto a plyn prejdú radom procesov, ktoré ho dovedú k návratu do východiskových podmienok. Len čo sa plyn vrátil do pôvodných podmienok, bol v perfektnom stave na začatie ďalšieho cyklu. Tieto podmienky sú dané, pokiaľ je vnútorná energia na konci rovnaká ako vnútorná energia na začiatku. To znamená, že sa šetrí energia. Už vieme, že energia nie je ani vytvorená, ani zničená, ale iba transformovaná.

Prvá etapa Carnotovho cyklu je založená na izotermickej expanzii. V tomto štádiu systém absorbuje teplo z tepelného zásobníka 1 a podrobuje sa izotermickej expanzii. Preto sa zvyšuje objem plynu a klesá tlak. Teplota však zostáva stabilná, odkedy plyn expanduje, ochladzuje sa. Preto vieme, že jeho vnútorná energia zostáva v priebehu času konštantná.

V druhej etape máme a adiabatická expanzia. Adiabatic znamená, že systém nezískava ani nestráca teplo. To sa dosiahne umiestnením plynu do tepelnej izolácie, ako je uvedené vyššie. Preto pri adiabatickej expanzii objem rastie a tlak klesá, až kým nedosiahne svoju najnižšiu hodnotu.

V tretia etapa máme izotermické stlačenie. Tu odstránime izoláciu a systém príde do styku s tepelnou nádržou číslo 2, ktorá bude mať nižšiu teplotu. Preto je systém zodpovedný za prenos odpadového tepla, ktoré sa nevyužilo, do tejto tepelnej nádrže. Pri uvoľňovaní tepla sa tlak začína zvyšovať a objem zmenšovať.

Nakoniec v poslednej fáze Carnotovho cyklu máme aadiabatická kompresia. Tu sa vraciame do fázy tepelnej izolácie systémom. Tlak zvyšuje objem klesá, až kým sa opäť nedosiahnu počiatočné podmienky. Preto je cyklus pripravený začať odznova.

obmedzenia

Ako už bolo spomenuté, Carnotov motor je idealizovaný. To znamená, že od tej doby má svoje obmedzenia skutočné motory nemajú tú 100% účinnosť. Vieme, že dva stroje Carnot majú rovnakú účinnosť, ak pracujú s rovnakými tepelnými zásobníkmi. Toto vyhlásenie znamená, že mi záleží na tom, akú látku použijeme, pretože výkon bude úplne nezávislý a nedá sa zvýšiť.

Záver, ktorý vyvodíme z predchádzajúcej analýzy, je, že Carnotov cyklus je vrcholom termodynamického procesu, ktorý je možné ideálne dosiahnuť. To znamená, že okrem toho nebude existovať motor s vyššou účinnosťou. Vieme, že skutočnosť tepelnej izolácie nie je nikdy dokonalá a adiabatické stupne neexistujú, pretože dochádza k výmene tepla s vonkajšou stranou.

V prípade automobilu sa blok motora zahreje a na druhej strane sa zmes benzínu a vzduchu nespráva presne, komunikujete ideálne. Nehovoriac o niektorých faktoroch, ktoré spôsobiť drastické zníženie výkonu.

Dúfam, že s týmito informáciami sa dozviete viac o Carnotovom cykle a jeho vlastnostiach.


Zanechajte svoj komentár

Vaša e-mailová adresa nebude zverejnená. Povinné položky sú označené *

*

*

  1. Zodpovedný za údaje: Miguel Ángel Gatón
  2. Účel údajov: Kontrolný SPAM, správa komentárov.
  3. Legitimácia: Váš súhlas
  4. Oznamovanie údajov: Údaje nebudú poskytnuté tretím stranám, iba ak to vyplýva zo zákona.
  5. Ukladanie dát: Databáza hostená spoločnosťou Occentus Networks (EU)
  6. Práva: Svoje údaje môžete kedykoľvek obmedziť, obnoviť a vymazať.