Was ist der Carnot Hitze-Zyklus?

Der Carnot Hitzezyklus, richtig benannt der Carnot Zyklus, ist ein idealisierter thermodynamischer Zyklus, der benutzt wird, um die maximale mögliche Leistungsfähigkeit für einen Hitzemaschinenbetrieb zwischen zwei gegebenen Temperaturen festzustellen. Er wird für theoretische Zwecke verwendet, aber kann nicht in den körperlichen Systemen wirklich funktionieren. Obgleich, in der Theorie, eine Maschine konstruiertes Funktionieren nahe maximaler Leistungsfähigkeit sein könnte, ist Wärmeübertragung im Zyklus zu langsam, damit sie ein praktisches System ist. Der Hauptwert des Carnot Zyklus liegt, wenn er die maximale Leistungsfähigkeit für andere Arten Hitzemaschinen herstellt.

Zwei Annahmen werden gebildet, wenn man den Carnot Hitzezyklus konstruiert, um ihm die maximale mögliche Leistungsfähigkeit zu geben - alle Prozesse sind umschaltbar, und es gibt keine Änderung in der Entropie. Ein umschaltbarer Prozess ist einer, der zu seinem ursprünglichen Zustand ohne Verlust von Energie zurückgebracht werden kann. Entropie ist die Menge von Energie in einem System, das nicht erreichbar ist, Arbeit zu erledigen. Entsprechend dem zweiten Gesetz von Thermodynamik, muss die Menge von Entropie in einem System die selben erhöhen oder bleiben, wenn ein Prozess auftritt. Keine dieser Annahmen können unter natürlichen Bedingungen erfüllt werden, aber sie sind nützlich, wenn man die maximale Leistungsfähigkeit feststellt.

Wiederholung mit vier Prozessen in einem Carnot Hitzezyklus. Das erste ist eine Isothermalexpansion. „Isothermal“ bedeutet, dass die Temperatur die selbe während des Prozesses bleibt. Volumen erhöht sich und Druck verringert sich während dieses, und Energie wird dem System hinzugefügt.

Der folgende Prozess, in bekannt als adiabatische Expansion. In den adiabatischen Prozessen wird keine Hitze durch das System gewonnen oder verloren. Änderungen in der Temperatur treten wegen der Änderungen im Druck und im Volumen ein. Für diesen bestimmten Schritt wird Druck verringert, und Volumen wird erhöht, um die Temperatur zu verringern.

Drittel ist eine Isothermalkompression. Druckzunahmen und Volumenabnahmen während dieses Prozesses und Energie wird vom System entfernt. Schließlich wird eine adiabatische Kompression durchgeführt, um das System zu seinem ursprünglichen Zustand zurückzubringen. Druck wird erhöht und Volumen wird verringert, um die Temperatur zu erhöhen.

Wegen der Annahme, dass es keine Änderung in der Entropie während des Carnot Zyklus gibt, könnte es endlos durchgeführt werden und die selbe Menge von Energie beibehalten, jedes Mal wenn es zu seinem ursprünglichen Zustand zurückging. Es gibt noch etwas Entropie sogar in diesem idealisierten System, jedoch also bedeutet es, dass es nicht leistungsfähiges 100% sein kann. Die tatsächliche Leistungsfähigkeit eines Carnot Hitzezyklus kann using seine maximalen und minimalen Temperaturen, auf der Absolut- oder Temperaturskala berechnet werden der Kelvin (K). In dieser Gleichung wird die minimale Temperatur vom Maximum subtrahiert, und diese Zahl wird dann durch die maximale Temperatur geteilt.