Carnotov ciklus je termički proces koji se koristi u termodinamici za opisivanje idealnog termonamjenskog stroja. Ime je dobio po francuskom inženjeru Sadiju Carnotu, jednom od pionira termodinamike. Ovaj ciklus je važan jer pokazuje maksimalnu učinkovitost idealnog stroja koji radi između dvije temperature.
Ključna svojstva Carnotovog ciklusa su da se radi o reverzibilnom procesu koji se sastoji od četiri faze: izotermskog širenja, adiabatskog širenja, izotermskog stlačenja i adiabatskog stlačenja. Ovo je idealan ciklus koji se koristi kao referentna točka za uspoređivanje stvarnih termičkih strojeva.
Primjer 1: Uzmimo primjer idealnog plina u termički izoliranoj posudi koji prolazi kroz Carnotov ciklus. Kada plin prolazi kroz ciklus, on se širi izotermski na visokoj temperaturi, a zatim adiabatski. Slijedi stlačenje izotermski na niskoj temperaturi i zatim adiabatsko stlačenje.
Primjer 2: Drugi primjer je rad idealnog Carnotovog motora koji koristi vrući izvor energije za obavljanje rada. Toplina se prenosi iz izvora na radno tijelo, koje zatim obavlja rad prije nego što se višak topline odvodi u hladni izvor.
Primjer 3: U trećem primjeru možemo razmotriti idealni Carnotov hladnjak koji koristi radnu tvar za prijenos topline iz hladnog izvora na toplo okruženje.
Tipične pogreške prilikom proučavanja Carnotovog ciklusa uključuju zanemarivanje adiabatskih procesa ili miješanje s stvarnim strojevima koji ne rade prema idealnim uvjetima. Savjet je da pažljivo proučavate svaku fazu ciklusa i primijenite osnovna termodinamička pravila.
Pitanja za samoprovjeru:
1. Koje su četiri faze Carnotovog ciklusa?
2. Što je karakteristično za izotermski proces?
3. Zašto je Carnotov ciklus idealan?
4. Kako se naziva proces bez gubitaka topline?
5. Koji su glavni principi termodinamike?
Rješenja:
1. Četiri faze su: izotermsko širenje, adiabatsko širenje, izotermsko stlačenje i adiabatsko stlačenje.
2. U izotermskom procesu temperatura ostaje konstantna.
3. Carnotov ciklus je idealan zbog svoje maksimalne termonamjenske učinkovitosti.
4. Proces bez gubitka topline naziva se adiabatski proces.
5. Glavni principi termodinamike uključuju očuvanje energije i drugi princip termodinamike.