Physik

Carnot-Zyklus


Bis Mitte des neunzehnten Jahrhunderts glaubte man, eine ideale Wärmemaschine bauen zu können, die die gesamte gelieferte Energie in Arbeit umwandeln und einen Gesamtertrag (100%) erzielen würde.

Um zu demonstrieren, dass dies nicht möglich ist, schlug der französische Ingenieur Nicolas Carnot (1796-1832) eine theoretische thermische Maschine vor, die sich wie eine Vollausbeutemaschine verhält und einen maximalen Ausbeutezyklus festlegt, der später aufgerufen wurde Carnot-Zyklus.

Dieser Zyklus würde aus vier Prozessen bestehen, unabhängig von der Substanz:

  • Eine reversible isotherme Expansion. Das System erhält Wärme von der Heizquelle (L-M)
  • Eine reversible adiabatische Expansion. System tauscht keine Wärme mit Wärmequellen aus (M-N)
  • Reversible isotherme Kompression. Das System gibt Wärme an die Kühlquelle ab (N-O)
  • Reversible adiabatische Kompression. System tauscht keine Wärme mit Wärmequellen aus (O-L)

In einer Carnot-Maschine ist die von der Heizquelle gelieferte Wärmemenge und die der Kühlquelle zugeführte Wärmemenge proportional zu ihren absoluten Temperaturen wie folgt:

Somit beträgt der Ertrag einer Carnot-Maschine:

und

Logo:

Sein:

= absolute Temperatur der Kühlquelle

= absolute Temperatur der Heizquelle

Daher wird der Schluss gezogen, dass für einen Wirkungsgrad von 100% die gesamte Wärme, die von der Heizquelle kommt, in Arbeit umgewandelt werden muss, da die absolute Temperatur der Kühlquelle 0 K betragen muss.

Daraus folgt, dass für ein physikalisches System kein absoluter Nullpunkt möglich ist.

Beispiel

Was ist die theoretische Höchstausbeute einer Dampfmaschine, deren Flüssigkeit bei 560 ° C eintritt und den Kreislauf bei 200 ° C verlässt?



Video: Carnot Prozess: Berechnung, Wirkungsgrad und Darstellung im T-sp-v-Diagramm! (Oktober 2021).