Bland alla cykliska termodynamiskaprocesser av särskild teoretisk betydelse och praktisk tillämpning är Carnot-cykeln. Han kallas ofta oöverträffad, stor, ideal osv. Och för många verkar han i allmänhet vara något mystisk och obegriplig. Men om du korrekt placerar alla accenter, kommer all enkelhet, genialitet och skönhet med denna uppfinning, som upptäcktes av den franska forskaren och ingenjören Sadi Carnot, att öppnas direkt. Och det kommer att bli tydligt att det inte finns något övernaturligt i processen han föreslog, utan bara den mest effektiva användningen av vissa naturlagar.
Так что же на самом деле собой представляет den berömda och mystiska Carnot-cykeln? Det kan definieras som en kvasistatisk process baserad på att bringa ett termodynamiskt system i termisk kontakt med ett par termostatbehållare med konstant och stabilt temperaturvärde. Det antas att temperaturen för den första (värmaren) överstiger temperaturen hos den andra (kylen). Carnot-cykeln är att först ett termodynamiskt system, som initialt har ett visst termiskt värde, kommer i kontakt med värmaren. Sedan orsakas en oändligt långsam minskning av trycket i den en kvasistatisk expansion, åtföljd av upplåning av värme från värmaren och motstånd mot yttre tryck.
Därefter isoleras systemet, vilket igenorsakar i den en kvasistatisk expansion längs adiabaten tills dess temperatur når samma parametrar för kylskåpet. Med denna typ av utvidgning utför det termodynamiska systemet också ett visst motståndskraft mot yttre tryck. I detta tillstånd bringas systemet i kontakt med kylskåpet, medan det, genom att kontinuerligt öka trycket, komprimeras till en viss punkt, varigenom det sedan helt överför den värmeenergi som lånats från värmaren till den andra behållaren. Karnot-cykeln är unik genom att den inte åtföljs av någon värmeförlust. I teorin kan ett sådant schema kallas en evig rörelsemaskin. Detta beror på att den termiska verkningsgraden för Carnot-cykeln, som enbart beror på temperaturen i ett par tankar, alltid kommer att vara den högsta möjliga. Men hittills har ingen lyckats skapa en maskin vars termiska verkningsgrad skulle överstiga trettio procent av det som tillåts enligt den cykliska Sadi Carnot-processen.
Och denna process kallas ideal, eftersom denmycket bättre än andra cykler kan konvertera värme till användbart arbete. Å andra sidan, på grund av svårigheterna med att organisera och genomföra isotermiska processer, är dess användning i verkliga motorer extremt svår. För maximal värmeöverföringseffektivitet måste en sådan maskin vara helt isolerad från den yttre miljön, vilket i verkligheten är praktiskt taget omöjligt.
Обратный цикл Карно лежит в основе принципа verkan av en värmepump, som, till skillnad från en kylmaskin, måste ge så mycket energi som möjligt till någon het föremål, till exempel ett värmesystem. En del av värmen tas från den yttre miljön, som har en lägre temperatur, resten av den erforderliga energin frigörs vid mekaniskt arbete, t.ex. en kompressor.
