Carnot-siklus: eienskappe, stadiums en beperkings | Netwerk meteorologie
As ons in fisika en termodinamika van die Carnot siklus ons verwys na 'n reeks prosesse wat in 'n Carnot-enjin plaasvind. Dit is 'n ideale toestel wat slegs uit enkele omkeerbare prosesse bestaan. Dit beteken dat sodra hierdie prosesse plaasgevind het, die aanvanklike toestand hervat kan word. Hierdie tipe motor word in die fisika as 'n ideale motor beskou en word gebruik om die res van die motors te beplan.
In hierdie artikel gaan ons u alles vertel wat u moet weet oor die Carnot-siklus en die belangrikste kenmerke daarvan.
2 Wat is die Carnot-siklus?
3 Stadiums van die Carnot-siklus
Ons praat dat hierdie tipe enjin as 'n ideale enjin beskou word. Dit is so omdat dit nie die verspreiding van energie het nie, as gevolg van wrywing met die grond of lug en enige vorm van viskositeit. Al hierdie eienskappe of nadeel kom voor in enige werklike enjin dit is onmoontlik om termiese energie met 100% in bruikbare werk om te skakel. Die Carnot-hoop kan egter al hierdie toestande simuleer om beter te kan werk en op 'n eenvoudiger manier berekenings te kan maak.
As ons 'n enjin koop, doen ons dit vanaf 'n middel wat werk kan doen. Die belangrikste stowwe wat gebruik word, is byvoorbeeld gas, petrol of stoom. Wanneer hierdie stowwe wat in staat is om te werk, aan verskillende veranderinge in temperatuur en druk onderhewig is, hulle genereer 'n paar variasies in hul volume. Op hierdie manier kan 'n suier binne 'n silinder beweeg word om die motor te hê.
Wat is die Carnot-siklus?
Hierdie siklus vind plaas in 'n stelsel wat die Carnot-enjin genoem word. In hierdie enjin is daar 'n ideale gas wat in 'n silinder toegemaak is en wat van 'n suier voorsien is. Die suier is in kontak met verskillende bronne wat teen verskillende temperature is. In hierdie stelsel is daar enkele prosesse wat ons kan sien in die volgende stappe:
'N Sekere hoeveelheid hitte word aan die toestel voorsien. Hierdie hoeveelheid hitte is afkomstig van die hoë temperatuur termiese reservoir.
Die motor verrig werk danksy hierdie hitte wat voorsien sou word
Sommige van die hitte word gebruik en ander word vermors. Die afval word oorgedra na die termiese tenk wat teen 'n laer temperatuur is.
Nadat ons al die prosesse gesien het, gaan ons sien wat die stadiums van die Carnot-siklus is. Die ontleding van hierdie prosesse word gedoen met behulp van 'n diagram waarin druk en volume gemeet word. Die doel van die enjin kan wees om tenk nommer twee koel te hou deur hitte daaruit te haal. In hierdie geval gaan ons oor 'n koelmasjien. Inteendeel, die doel is om hitte na die termiese reservoir een nommer een oor te dra, dan praat ons van 'n hittepomp.
As ons 'n druk- en volumediagram ontleed, sien ons dat veranderinge in die druk en temperatuur van die enjin getoon word onder die volgende omstandighede:
Solank die temperatuur konstant gehou word. Hier praat ons oor 'n isotermiese proses.
Geen hitte-oordrag nie. Dit is waar ons termiese isolasie het.
Isotermiese prosesse moet aan mekaar gekoppel word en dit word danksy termiese isolasie bereik.
Stadiums van die Carnot-siklus
Aan die beginpunt kan ons begin met enige deel van die siklus waarin die gas sekere toestande van druk, volume en temperatuur het. Dit en gas sal 'n reeks prosesse ondergaan wat dit weer in die begintoestande kan bring. Nadat die gas weer na die oorspronklike toestande teruggekeer het, was dit in 'n perfekte toestand om weer 'n siklus te begin. Hierdie toestande word gegee solank die interne energie aan die einde dieselfde is as die interne energie aan die begin. Dit beteken dat energie behoue ​​bly. Ons weet reeds dat energie nie geskep of vernietig word nie, maar slegs getransformeer word.
Die eerste fase van die Carnot-siklus is gebaseer op 'n isotermiese uitbreiding. In hierdie stadium absorbeer die stelsel hitte uit die termiese tenk 1 en ondergaan dit 'n isotermiese uitbreiding. Daarom neem die volume gas toe en neem die druk af. Die temperatuur bly egter stabiel sedert die gas uitsit, koel dit af. Daarom weet ons dat die interne energie daarvan mettertyd konstant bly.
In die tweede fase het ons 'n adiabatiese uitbreiding. Adiabatic beteken dat die stelsel nie hitte kry of verloor nie. Dit word bereik deur die gas in hitte-isolasie te plaas soos hierbo aangedui. Daarom neem die volume toe in 'n adiabatiese uitbreiding en neem die druk af totdat dit die laagste waarde bereik.
In die derde fase het ons 'n isotermiese kompressie. Hier verwyder ons die isolasie en die stelsel kom in aanraking met die termiese tenk nommer 2, wat op 'n laer temperatuur sal wees. Daarom is die stelsel verantwoordelik vir die oordrag van die afvalhitte wat nie gebruik is nie, na hierdie termiese tenk. Namate die hitte vrylaat, begin die druk toeneem en die volume daal.
Uiteindelik het ons in die laaste fase van die Carnot-siklus 'nadiabatiese kompressie. Hier gaan ons terug na 'n stadium van termiese isolasie deur die stelsel. Die druk verhoog die volume en neem af totdat die aanvanklike toestande weer bereik word. Daarom is die siklus gereed om weer te begin.
Soos voorheen genoem, is die Carnot-enjin geïdealiseer. Dit beteken dat dit sedertdien sy beperkings het regte motors het nie die 100% doeltreffendheid nie. Ons weet dat twee Carnot-masjiene dieselfde doeltreffendheid het as hulle albei met dieselfde termiese reservoirs werk. Hierdie stelling beteken dat ek omgee watter stof ons gebruik, aangesien die prestasie totaal onafhanklik sal wees en nie verhoog kan word nie.
Die gevolgtrekking wat ons uit die vorige analise maak, is dat die Carnot-siklus die top is van die termodinamiese proses wat ideaal bereik kan word. Daarbenewens sal daar geen enjin met groter doeltreffendheid wees nie. Ons weet dat die feit van termiese isolasie nooit perfek is nie en dat die adiabatiese stadiums nie bestaan ​​nie, aangesien daar 'n hitte-uitruiling met die buitekant is.
In die geval van 'n motor word die enjinblok opgewarm en aan die ander kant tree die mengsel van petrol en lug nie presies op nie, u kommunikeer ideaal. Om nie te praat van enkele faktore wat veroorsaak dat die prestasie drasties verminder.