Was ist Carnot-Wärmekraftmaschine?

Eine Carnot-Wärmekraftmaschine ist eine hypothetische Wärmekraftmaschine, die auf der Grundlage des reversiblen Carnot-Zyklus arbeitet. Er wird als der effizienteste Wärmekreislauf angenommen, der aus zwei isothermen und zwei adiabatischen Prozessen besteht. Dies ist der Motor, der mit maximaler Effizienz betrieben werden kann.
Im Carnot-Wärmezyklus gibt es vier grundlegende Schritte: Im ersten Schritt nimmt der Motor Wärme auf und das Gas beginnt sich auszudehnen. In diesem Schritt ändert sich die Temperatur des Gases nicht und daher ist es ein isothermer Prozess, die gesamte Wärmeenergie wird nur zur Expansion des Gases verwendet. Im zweiten Schritt dehnt sich das Gas noch aus, aber es findet eine Abkühlung statt, daher wird diese Art von Prozess als adiabatische Expansion bezeichnet. Im dritten Schritt wird das im zweiten Schritt abgekühlte Gas nun wieder komprimiert und die Wärme gelangt zum Kühlkörper. In dieser dritten Stufe nimmt das Volumen ab, aber der Druck des Gases steigt, die Temperatur bleibt jedoch konstant, so dass es sich um einen isothermen Kompressionsprozess handelt.Im vierten Schritt wird das Gaskühlgas wieder komprimiert und seine Temperatur geht wieder auf die ursprüngliche Temperatur zurück eine Temperaturänderung wird beobachtet, so dass es sich um eine adiabatische Kompression handelt.

Ein Motor, der nach einigen Änderungen in den Ausgangszustand zurückkehrt, wird als CARNOT-Wärmekraftmaschine bezeichnet. Es ist ein imaginärer Motor mit maximaler Effizienz. Dieser Motor ist frei von allen Hör- und Reibungsverlusten.

AUFBAU: Eine CARNOT-Wärmekraftmaschine besteht aus einem Zylinder mit nicht leitenden Wänden und einer leitenden Basis. Es ist mit einem Kolben versehen, der reibungsarm und nicht leitend ist. Ein Zylinder enthält als Arbeitsstoff ein ideales Gas. Dieser Motor kann zwei Körper mit unterschiedlichen Temperaturen nicht als Wärmequelle und Wärmesenke haben.

PRINZIP:- Es basiert auf einem zyklischen Prozess SA-ADI CARNOT Motor nimmt Sitz aus Wärmequellen und wandelt einen Teil dieser Wärme in Arbeit um und gibt die restliche Wärme in Kühlkörper ab.

Sadi Carnot schlug 1840 eine ideale Wärmekraftmaschine vor, die reibungsfrei ist und Wärmeverluste aufwies. Er beschrieb es nur mit isothermen und adiabatischen Prozessen. Er zeigte, dass seine Effizienz maximal wäre, wenn die Wärmekraftmaschine in einem reversiblen Zyklus zwischen zwei Wärmespeichern bei unterschiedlichen Temperaturen arbeitet, aber ihre Effizienz kann nicht 100 % betragen. Der Wirkungsgrad des tatsächlichen Motors ist geringer als der des Carnot-Motors.

Der Carnot-Motor funktioniert nach dem gleichen Prinzip wie der von zyklischen Wärmekraftmaschinen. Alle zyklischen Wärmekraftmaschinen nehmen eine gewisse Wärmemenge aus der Quelle auf, wandeln einen Teil der Wärmeenergie in Arbeit um und geben den restlichen Teil der Wärme an die Senke ab.

Der Carnot-Motor besteht aus einem Zylinder mit nichtleitenden Wänden und einem leitenden Boden. Das ideale Gas wird im Zylinder durch einen reibungsfreien und nicht leitenden Kolben eingeschlossen. Als Quelle und Senke dienen zwei Wärmespeicher mit festen Temperaturen T1 und T2.
carnot-Motor arbeitet in einem Kreislauf. Dieser Zyklus wird als Carnot-Zyklus bezeichnet. Betrachten Sie einen Motor, der zwischen einer Quelle bei der Temperatur T1 und einer Senke bei der Temperatur T2 betrieben wird. Seien Q1 und Q2 die Wärmemenge, die von Quelle bzw. Senke absorbiert und an diese abgegeben wird.

Der Carnot-Motor wird auf ein heißes Reservoir (Quelle) bei der Temperatur T1 gestellt und das Gas kann sich durch Anheben des Kolbens ausdehnen. Der Zylinder wird auf einen Isolator gestellt und das Gas kann sich weiter adiabatisch ausdehnen. Das Gas kühlt von der Temperatur T1 auf T2 ab.
Der Motor wird dann auf ein kaltes Reservoir (Senke) bei der Temperatur T2 gestellt und das Gas wird langsam komprimiert. Während der Kompression steigt die Temperatur des Gases, aber die Wärme Q2 wird vom Gas an die Senke abgegeben, wodurch die Temperatur bei T2 konstant bleibt. Der Motor wird wieder auf einen Isolator gelegt und das Gas wird adiabatisch weiter verdichtet. Bei dieser Kompression wird das Gas von T2 auf T1 erhitzt, so dass das Gas bei T1 in seinen ursprünglichen Zustand zurückkehrt. Wenn das System seinen Anfangszustand wiedererlangt hat, vervollständigen diese vier Schritte einen Carnot-Zyklus.