Cykl Carnota

Cykl Carnota to termodynamiczny cykl następujących po sobie przemian gazu doskonałego: przemiany izotermicznej, następnie adiabatycznej, izotermicznej i znów adiabatycznej. To cykl zamknięty.

Ciało robocze w cyklu Carnota jest gaz, zamknięty w szczelnym naczyniu z ruchomym tłokiem. Poniżej opis poszczególnych faz:

Gaz o temperaturze \(T_1\) pobiera ze źródła ciepła pewną ilość ciepła \(Q_p\). Zachowując stałą temperaturę w wyniku przemiany izotermicznej rozpręża się, przesuwając tłok.
Gaz rozpręża się adiabatycznie. Wymiana ciepła z otoczeniem nie występuje na tym etapie.
Następuje izotermiczne sprężanie gazu w temperaturze \(T_2\), ciepło \(Q_o\) zostaje oddane do chłodnicy.
Następuje adiabatyczne sprężanie gazu. Wymiana ciepła z otoczeniem nie występuje.

Maszyna, która działa w oparciu o cykl Carnota to silnik Carnota.

Sprawność silnika Carnota

Wzór na sprawność silnika Carnota jest następujący:

\(\eta=\frac{T_1-T_2}{T_1}\)

gdzie:

\(T_1\) - temperatura bezwzględna źródła ciepła (nagrzewnicy),
\(T_2\) - temperatura bezwzględna chłodnicy.

Jak wygląda realizacja poszczególnych przemian gazu w cyklu Carnota? Ilustruje to poniższy rysunek.

Silnik działający w oparciu o obieg Carnota ma największą sprawność ze wszystkich silników cieplnych, które przenoszą ciepło ze zbiornika o temperaturze wyższej do zbiornika o temperaturze niższej.

Przemiana adiabatyczna

Przemiana izotermiczna

Silnik cieplny