Silnik Carnota

Nicolas Léonard Sadi Carnot

1796-1832

Jeden z twórców podstaw współczesnej termodynamiki, autor teorii silników cieplnych.

1.Budowa silnika CarnotaŚciany boczne cylindra oraz tłokwykonane są z idealnegoizolatora cieplnego

Z1 Z2P

dno cylindra wykonane jest z idealnegoprzewodnika cieplnego

chłodnica o temperaturze T2

substancją roboczą silnika jest gaz doskonały

płytka z idealnegoizolatoracieplnego

źródło ciepłao temperaturze T1

T2 < T1

2.Etapy pracy silnika CarnotaETAP I - Cylinder na Z1

Z1 P

Gaz pobiera ze źródła Z1 ciepło Q1 i wykonuje równoważną pracę W1 podnosząc tłok.

ΔU = (+Q1) + (-W1)=0

U = CONST

T = CONST= T1

ETAP I – izotermiczne rozprężanie gazu

T1 T1

Z1

2.Etapy pracy silnika CarnotaETAP II - Cylinder na P

Z1 P

Gaz wykonuje pracę W2 podnosząc tłok.

ΔU = 0+(-W2) < 0

U maleje

T maleje od T1 do T2

ETAP II – adiabatyczne rozprężanie gazu

T1 T2

Q=0 J

P

2.Etapy pracy silnika CarnotaETAP III - Cylinder na Z2

Z1 P

ETAP III – izotermiczne sprężanie gazu

T2 T2

P Z2

Gaz jest ściskany, wykonujemy nad nim pracę W3 , gaz oddaje chłodnicy równoważną ilość ciepła Q2 .

ΔU = (-Q2) + (+W3)= 0

U = CONST

T = CONST= T2 Z2

2.Etapy pracy silnika CarnotaETAP IV - Cylinder na P

Z1 P

Nad gazem wykonujemy pracę W4 ściskając go

ΔU = 0+(+W4) > 0

U rośnie

T rośnie od T2 do T1

ETAP IV – adiabatyczne sprężanie gazu

T2 T1

Q=0 J

P

ETAP I –izotermiczne rozprężanie gazu

ETAP II –adiabatyczne rozprężanie gazu

ETAP III –izotermiczne sprężanie gazu

ETAP IV –adiabatyczne sprężanie gazu

p 1,V 1,

T 1

p 2,V 2,

T 1

p2,V2,T1 p3,V3,T2 p3,V3,T2 p4,V4,T2 p4, V

4, T2

p1, V

1, T1

Układ podlega przemianom i powraca

cyklicznie do stanu

początkowego

1-2 2-3 3-4 4-1

3.Sprawność silnika Carnota

Qpobrane = Q1

Wużyteczna =W= (W1 +W2 ) – (W3 + W4 )

praca użyteczna

pobrane ciepło

sprawnośćsilnikaCarnota

W

Sprawność silnika cieplnego:

Dla silnika Carnota:

4. II zasada termodynamiki

Niemożliwy jest taki cykliczny proces termodynamiczny,

który całe dostarczone ciepło zamieniłby na pracę, bez zwracania

części tego ciepła do otoczenia.

"Nie istnieje perpetuum mobile drugiego rodzaju"

"Nie istnieje silnik cieplny o sprawności 100%"

5.Przykłady innych cykli termodynamicznych

theautoindustrieblog.com

koniec