Что такое тепловой двигатель Карно?

Тепловая машина Карно - это гипотетическая тепловая машина, работающая на основе обратимого цикла Карно. Считается наиболее эффективным тепловой цикл, состоящий из двух изотермических и двух адиабатических процессов. Это двигатель, который может работать с максимальной эффективностью.
В тепловом цикле Карно есть четыре основных этапа: на первом этапе двигатель поглощает тепло, и газ начинает расширяться. На этом этапе температура газа не изменяется, и, следовательно, это изотермический процесс, вся тепловая энергия используется только для расширения газа. На втором этапе газ все еще расширяется, но происходит охлаждение, поэтому этот тип процесса называется адиабатическим расширением. На третьем этапе газ, который охлаждается на втором этапе, снова сжимается, и тепло идет к радиатору. На этой третьей стадии происходит уменьшение объема, но повышение давления газа, однако температура все еще остается постоянной, так что это процесс изотермического сжатия.На четвертом этапе холодный газ снова сжимается, и его температура возвращается к исходной температуре, снова наблюдается изменение температуры, так что это адиабатическое сжатие.

Двигатель, который возвращается в исходное состояние после некоторых изменений, называется тепловым двигателем CARNOT. Это воображаемый двигатель с максимальной эффективностью, в котором отсутствуют потери на шум и трение.

КОНСТРУКЦИЯ: - Тепловой двигатель CARNOT состоит из цилиндра, имеющего непроводящие стенки и проводящее основание. Он снабжен поршнем, который снижает трение и не проводит ток. В баллоне в качестве рабочего тела находится идеальный газ. Этот двигатель может иметь два корпуса с разными температурами, но не в качестве источника тепла и радиатора.

ПРИНЦИП: - Он основан на циклическом процессе. Двигатель SA-ADI CARNOT опирается на источники тепла и преобразует часть этого тепла в работу, а оставшееся тепло отдает в теплоотвод.

Сади Карно в 1840 году предложил идеальный тепловой двигатель, свободный от трения, который имел тепловые потери. Он описал это, используя только изотермические и адиабатические процессы. Он показал, что его эффективность будет максимальной, когда тепловая машина работает в обратимом цикле между двумя тепловыми резервуарами при разных температурах, но ее эффективность не может быть 100%. Эффективность реального двигателя ниже, чем у двигателя Карно.

Двигатель Карно работает по тому же принципу, что и циклические тепловые двигатели. Все циклические тепловые двигатели поглощают некоторое количество тепла от источника, преобразуют часть тепловой энергии в работу и отводят оставшуюся часть тепла в поглотитель.

Двигатель Карно состоит из цилиндра с непроводящими стенками и проводящего основания. Идеальный газ заключен в цилиндр с помощью не имеющего трения и непроводящего поршня. Два резервуара тепла с фиксированными температурами T1 и T2 служат источником и приемником.
Двигатель Карно работает по циклу. Этот цикл известен как цикл Карно. Рассмотрим двигатель, работающий между источником при температуре T1 и стоком при температуре T2. Пусть Q1 и Q2 - количество тепла, поглощенное и отводимое в источник и сток соответственно.

Двигатель Карно помещается в горячий резервуар (источник) с температурой T1, и газу дают расшириться, подняв поршень. Цилиндр помещается на изолятор, и газу дают возможность адиабатически расширяться. Газ охлаждается от температуры T1 до T2.
Затем двигатель помещается в холодный резервуар (раковину) с температурой T2, и газ медленно сжимается. Во время сжатия температура газа повышается, но тепло Q2 отводится газом в сток, благодаря чему температура остается постоянной на уровне T2. Двигатель снова помещается на изолятор, и газ дополнительно адиабатически сжимается. Во время этого сжатия газ нагревается от T2 до T1, так что газ возвращается в исходное состояние в T1. Когда система вернулась в исходное состояние, эти четыре шага завершают один цикл Карно.