Cykl Carnota

Cykl Carnota to teoretyczny cykl termodynamiczny, który został opracowany przez francuskiego inżyniera Sadi’a Carnota w XIX wieku. Cykl ten jest idealnym modelem dla maszyn cieplnych, które działają między dwoma źródłami ciepła o różnych temperaturach.

Cykl Carnota składa się z czterech procesów termodynamicznych, które odbywają się między dwoma zbiornikami termicznymi (źródłami ciepła) i maszyną roboczą. Procesy te są:

1. Izotermiczne rozprężanie: W tym procesie gaz roboczy (najczęściej idealny gaz) jest rozprężany adiabatycznie i izotermicznie w kontakcie z gorącym źródłem ciepła. Podczas tego rozprężania energia cieplna jest zamieniana na pracę mechaniczną.

2. Adiabatyczne rozprężanie: W tym procesie gaz roboczy jest rozprężany adiabatycznie i bez wymiany ciepła z zewnętrznym środowiskiem. Podczas tego rozprężania gaz ochładza się.

3. Izotermiczne sprężanie: W tym procesie gaz roboczy jest sprężany izotermicznie i adiabatycznie, oddając ciepło do zimnego źródła ciepła. Podczas tego sprężania energia mechaniczna jest zamieniana na energię cieplną.

4. Adiabatyczne sprężanie: W tym procesie gaz roboczy jest sprężany adiabatycznie i bez wymiany ciepła z otoczeniem, podnosząc temperaturę gazu.

Cykl Carnota jest teoretycznym modelem, który działa w idealnych warunkach, bez strat energii i oporów. Jego celem jest ustalenie maksymalnej wydajności termodynamicznej dla maszyn cieplnych. Wydajność cyklu Carnota można obliczyć jako stosunek różnicy temperatur między źródłami ciepła do temperatury gorącego źródła ciepła.

Choć cykl Carnota jest nierealizowalny w praktyce ze względu na wiele czynników, takich jak straty cieplne, tarcie czy nieodwracalne procesy, jest on używany jako punkt odniesienia do porównywania wydajności rzeczywistych maszyn cieplnych i oceny ich efektywności.