Carnot sikli. Karno sikli — navbatma-navbat oʻzaro almashinib turuvchi ikki izotermik jarayon va ikki adiabatik jarayondan iborat qaytar aylanma issiqlik jarayoni. Uni birinchi boʻlib Nicolas Léonard Sadi Carnot oʻrgangan (1824). Rasmda Karno sikli koordinatalari formula_1 (bosim) va formula_2 (hajm) da koʻrsatilgan. Karno siklida ish jismi temperatura G, li issiq jism bilan taʼsirlashib, formula_3 issiklikni oladi (bunda bugʻ kengayadi va ish bajaradi, izoterma formula_4 ). Soʻngra ish jismi adiabatik kengayib, temperatura formula_5 gacha soviydi (adiabata, formula_6). Shu temperatura formula_7 da ish jismi izotermik siqiladi va u formula_8issiqlikni sovitkichga beradi (izoterma,formula_9 ). Nihoyat, ish jismi Tt temperaturali boshlangʻich holatga qaytadi (adiabata, formula_10) Karno siklining foydali ish koeffitsiyenti faqat isitkich bilan sovitkichning temperaturasiga bogʻliq boʻlib ish bajaruvchi jismning xossalariga bogʻliq emas. Karno siklini tahlil qilib, quyidagi muhim xulosalarga kelish mumkin: a) aynan bir xil sharoitlarda, yaʼni isitkich va sovitkichlarning temperaturalari bir xil boʻlganda barcha qaytuvchan mashinalarning foydali ish koeffitsiyenti bir xil boʻladi; b) qaytmas mashinaning foydali ish koeffitsiyenti ish sharoiti oʻxshash boʻlgan qaytuvchan mashinaning foydali ish koeffitsiyentidan hamisha kichik boʻladi. Karno sikli termodinamika va teplotexnikaning rivojlanishida muhim rol oʻynaydi. Termodinamikada barcha turdagi doiraviy protsesslardan Karno doiraviy protsessi yoki Karno sikli alohida ahamiyatga egadir. Chunki, bu siklda biror jismdan olingan issiqlik eng foydali tarzda ishga aylantiriladi. Karno sikli ikkita izoterma va ikkita adiabatadan iborat. Siklni ishchi jism temperaturasi, isitkich temperaturasi formula_5 ga teng bo`lgan paytdan boshlaymiz (11-rasm). Temperaturalar farqi bo`lmagani uchun bunda issiqlik o`tkazuvchanlik bo`lmaydi. Chunki, maqsadimiz maksimal ish olish bo`lgani uchun siklda qaytmas protsesslar bo`lishiga yo`l qo`ymaslik kerak. Ishchi jism sifatida ideal gaz olingan holni ko`rgan ma`qul, chunki ideal gaz uchun kengayish va siqilish ishlarini aniq hisoblash mumkin. Dastlab ishchi jism isitkich bilan kontaktda bo`lgan formula_4 holda izoterma bo`ylab kengayib, isitkichdan olingan formula_13 issiqlik miqdori hisobiga ish bajaradi. Ishchi jism 1 mol ideal gazdan iborat bo`lsa, uning kengayishda bajargan ishi. formula_14(1) ga teng bo`ladi. Ikkinchi bosqichda gaz isitkichdan ajratiladi va uning temperaturasi sovutkich temperaturasi formula_7 ga tenglashgunga qadar formula_6adiabata bo`yicha kengayishga majbur qilinadi. Bu bosqichda gazning bajargan ishi quyidagiga teng bo`ladi: formula_17 Bu bosqichda gazning kengayishi kerak bo`lgan hajmining qiymati formula_18 ni quyidagi formula_19 (3) tenglamadan topish mumkin. 3-holatda sistema (gaz) sovitkich bilan kontaktga ltiriladi. Shu bilan siklning birinchi yarmi tamom bo`ladi. Endi ishchi jismni dastlabki holatga qaytarish kerak bo`ladi. Bu jarayon ham ikki bosqichdan iborat bo`ladi. Dastlab ishchi jismni uning sovitkich bilan kontaktini uzmagan holda 4-holatgacha izotermik siqiladi. Bunda ishchi jism manfiy ish bajaradi va u sovutkichga formula_8 issiqlik miqdori beradi. Bu ish quyidagiga teng bo`ladi: formula_21(4) Nihoyat ishchi jismni sovutkichdan izolyatsiyalab, u isitkich temperaturasigacha qiziguncha qo`shimcha adiabatik siqiladi. Buning uchun 4- holat shunday tanlangan bo`lishi kerakki, u quyidagi formula_22 (5) tenglikni qanoatlantirishi kerak. Siklning oxirgi bosqichida bajarilgan ish formula_23 (6) ga teng bo`ladi. Endi gaz qaytadan boshlang`ich holatda bo`ladi. Karno sikli natijasida sistemaning ichki energiyasi o`zgarmaydi, shuning uchun ishchi jismning bajargan ishi formula_24 (7) ga teng bo`ladi. (1), (2), (4) va (6) tengliklardan quyidagini olamiz: formula_25 (8) (3) va (5) tengliklarni e`tiborga olsak, formula_26 ekanligi kelib chiqadi, u holda (8) ni quyidagi ko`rinishda yozish mumkin: formula_27 (9) Karno siklining foydali ish koeffitsiyenti huyidagi tenglik bilan aniqlanadi: formula_28 (10) Biz ko`rgan Karno sikli o`zining barcha bosqichlarida shunday amalga oshirildiki, bunda barcha jarayonlar qaytuvchanlik yo`li bilan amalga oshirildi, bu esa maksimum ish bajarilishini ta`minlanishiga olib keldi. Shuning uchun (10) formulada keltirilgandan yuqoriroq foydali ish koeffitsiyentiga erishish prinsip jihatidan mumkin emas. Bu fakt Karno teoremalarida ham o`z tasdig`ini topgan. Quyida bu teoremalarni isbotsiz keltiramiz: Karno sikli bo`yicha ishlaydigan issiqlik mashinasining foydali ish koeffitsiyenti faqat isitkich va sovutkichning formula_5 va formula_7 temperaturasiga bog`liq bo`lib, mashinaning tuzilishiga va ishchi jismning turiga bog`liq bo`lmaydi (1-teorema). Har qanday issiqlik mashinasining foydali ish koeffitsiyenti isitkich va sovutkichning xuddi shu temperaturalarida Karno sikli bo`yicha ishlayotgan ideal mashinaning foydali ish koeffitsiyentidan katta bo`lishi mumkin emas (2-teorema). Yuqorida aytilganlardan issiqlik mashinasining F.I.K. yuqori bo`lishi uchun nimalarga e`tibor berish kerakligi ravshan bo`ladi. Birinchidan, mashinaning sikli iloji boricha qaytar protsessga yaqin bo`lishiga intilish kerak. Ikkinchidan, imkoniyat boricha isitkichning temperaturasini ko`tarish va sovutkichning temperaturasini pasaytirish kerak.