Cyklus Carnot je teoretickým základem pro návrh a provoz všech spalovacích motorů

Mezi všechny cyklické termodynamikyprocesy speciálního teoretického významu a praktické aplikace mají cyklus Carnot. Často se nazývá bezkonkurenční, skvělý, ideální atd. A pro mnohé se zdá být něco tajemného a nepochopitelného. Nicméně pokud uděláte všechny přízvuky správné, okamžitě se otevře veškerá jednoduchost, genialita a krása tohoto vynálezu, který objevil francouzský vědec a inženýr Sadi Carnot. A je zřejmé, že v navrhovaném procesu není nic nadpřirozeného, ​​ale pouze co nejefektivnější využití určitých přírodních zákonů.

Takže co je skutečněslavný a tajemný Carnot cyklus? Může být definován jako kvazi-statický proces založený na přivedení termodynamického systému do tepelného kontaktu s dvojicí termostatických nádrží, které mají konstantní a stabilní hodnoty teploty. Předpokládá se, že teplota prvního ohřívače je vyšší než teplota druhého (chladnička). Cyklus Carnot je takový, že nejprve termodynamický systém, zpočátku s určitou tepelnou hodnotou, přichází do styku s ohřívačem. Následně, díky nekonečně pomalému poklesu tlaku, je v něm vyvolána kvazistatická expanze, doprovázená půjčováním tepla z ohřívače a odolností proti vnějšímu tlaku.

Poté je systém izolován, což opětZpůsobuje kvazistatickou expanzi podél adiabatu, dokud teplota nedosáhne analogických parametrů chladničky. Při tomto typu expanze provádí termodynamický systém také určitou práci, která odolává vnějšímu tlaku. V tomto stavu je systém přiveden do styku s kondenzátorem a tím, že plynule zvyšuje tlak, je stlačen do určitého bodu, takže pak dodává druhému zásobníku tepelnou energii zapůjčenou z ohřívače. Cyklus Carnot je jedinečný v tom, že není doprovázen žádnou ztrátou tepla. Teoreticky může být takovýto systém nazýván věčným pohybem stroje. To vše proto, že tepelná účinnost cyklu Carnot, která závisí pouze na teplotě dvojice nádrží, bude vždy co nejvyšší. Nicméně zatím nikdo nedokázal vytvořit automobil, jehož tepelná účinnost by přesáhla třicet procent povolených cyklickým procesem Sadi Carnota.

A tento proces se nazývá ideální, protože to jemnohem lépe než ostatní cykly dokáže přeměnit teplo na užitečnou práci. Na druhé straně, vzhledem k obtížím při organizaci a provádění izotermických procesů, je její aplikace v reálných motorech velmi obtížné. Pro maximalizaci účinnosti přenosu tepla musí být tento stroj zcela izolován od vnějšího prostředí, což je ve skutečnosti prakticky nemožné.

Reverzní cyklus Carnot je základem tohoto principupůsobení tepelného čerpadla, které by na rozdíl od chladicího stroje mělo dát co nejvíce energie horkému předmětu, například topnému systému. Některé z tepla jsou vypůjčeny z vnějšího prostředí, které má nižší teplotu, zbývající část požadované energie je uvolněna při provádění mechanické práce, jako je například kompresor.