Цикл Карно

Цикл Карно́ — термодинамічний цикл, який складається з двох ізотермічних процесів і двох адіабатних процесів, що чергуються між собою. Названий за ім'ям Н. Л. С. Карно, французького вченого та інженера, котрий вперше його описав у своїй праці «Про рушійну силу вогню та про машини, що здатні розвивати цю силу» у 1824 році.

Цикл Карно на діаграмі «температура (T) — ентропія (S)»

Цикл Карно складається з чотирьох стадій:

1. Робоча речовина розширюється за сталої температури (ізотермічний процес).
2. Робоча речовина розширюється за сталої ентропії (адіабатичний процес).
3. Робоча речовина стискається за сталої температури (ізотермічний процес).
4. Робоча речовина стискається за сталої ентропії (адіабатичний процес).

ККД теплової машини Карно

Кількість теплоти, отримана робочим тілом від нагрівника при ізотермічному розширенні, дорівнює

${\displaystyle \,\Delta Q_{H}=\int TdS=T_{H}(S_{B}-S_{A})=T_{H}\Delta S}$.

Аналогічно, при ізотермічному стисненні робоче тіло віддає охолоджувачу

${\displaystyle \,\Delta Q_{C}=T_{C}(S_{B}-S_{A})=T_{C}\Delta S}$.

Звідси коефіцієнт корисної дії для ідеального теплового двигуна, що працює за циклом Карно, залежить лише від різниці температур нагрівника ${\displaystyle T_{H}}$ і охолоджувача ${\displaystyle T_{C}}$.

${\displaystyle \eta ={T_{H}-T_{C} \over T_{H}}={\Delta Q_{H}-\Delta Q_{C} \over \Delta Q_{H}}}$

Для збільшення коефіцієнта корисної дії циклу Карно необхідно зробити температуру нагрівника якомога більшою, а температуру охолоджувача — якомога меншою.

Примітки

1. Carnot S. Réflexions sur la puissance motrice du feu et sur les machines propres à développer cette puissance. — Paris : Gauthier-Villars, Imprimeur-Libraire, 1878. — 102 с. (фр.)
2. Второе начало термодинамики. (Работы Сади Карно — В.Томсон — Кельвин — Р. Клаузиус — Л. Больцман — М. Смолуховский) / Под. ред. А. К. Тимирязева. — М.—Л. : Государственное технико-теоретическое издательство, 1934. — С. 17—61. (рос.)

Джерела

• Теплотехніка: підручник для студ. вищих техн. навч. закл. / Б. Х. Драганов [та ін.]; За ред. Б. Х. Драганова. — К. : ІНКОС, 2005. — 504 с. —
• Буляндра О. Ф. Технічна термодинаміка: Підручн. для студентів енерг. спец. вищ. навч. закладів. — К.: Техніка, 2001. — 320 с.
• Швець І. Т., Кіраковський Н. Ф. Загальна теплотехніка та теплові двигуни. — К.: Вища школа, 1977. — 269 с.
• Базаров И. П. Термодинамика. Учебник для вузов. — 4-е изд., перераб. и доп. — М.: Высшая школа — 1991. — 376 с.
• Сивухин Д. В. Общий курс физики. Том 2. Термодинамика и молекулярная физика. — М.: Наука, 1975. — 519 c.

Посилання

• Carnot cycle (англ.)
• Carnot cycle (інтерактивна демонстрація циклу Карно) (англ.)