什麼是卡諾熱機?卡諾循環是如何工作的?

一種熱機根據這項工作卡諾循環被稱為卡諾熱機．圓形循環提供了熱力發動機將熱量轉換為輸出工作的極端可能效率的估計，相反，在兩個儲存器（熱和冷）之間工作。

在1824年那Nicolas Leonard Sadi Carnot發明了卡諾熱機．該引擎被稱為a卡諾熱機因為它的發明者(薩迪卡諾)的名字。

Carnot發動機是一種理想的發動機，使用具有可逆機械和熱交換的過程。該陳述代表發動機可以完成其運動並在不增加熵（不失能量）的情況下返回其原始條件。對於發動機能夠返回到其初始狀態而不會失去能量，在整個循環期間應該是熱平衡狀態。以下是Carnot引擎存在的一些條款：

• 機械的相互作用:在力學相互作用過程(Q = 0)中，沒有發生傳熱，因為能量沒有因摩擦而下降。這個過程叫做絕熱過程。
• 熱互動：在熱相互作用過程中，傳熱非常緩慢(稱為準靜態)。這意味著輸入/輸出與係統熱量之間的溫度變化近似相等，這意味著傳熱發生在無限長的時間內。在熱相互作用過程中，係統內部溫度必須是恒定的。因此，這個過程稱為等溫過程。

使用上述相互作用的熱機稱為卡諾熱機。這個引擎是一個"完全可逆熱機“具有最高的熱效率（η_馬克斯）.

卡諾熱機的曆史

• 在1824年,Nicolas Leonard Sadi Carnot設計了卡諾發動機的第一個模型。
• 1824年，他的研究提出在兩個油藏之間建立最有效的虛擬占空比循環(卡諾循環)。
• 1834年，Benoit Paul Emile Clapeyron擴展了卡諾熱機的圖形模型。
• 1857年，魯道夫·克勞修斯用數學方法檢驗了卡諾循環這項工作引出了熵的基本熱力學概念。

還讀：不同類型的熱機

卡諾發動機工作原理

卡諾熱機在卡諾循環的基礎上工作，它表明:

1. 不可逆卡諾熱機工作在兩個熱源之間的效率總是低於工作在兩個相似熱源之間的可逆卡諾熱機的效率。
2. 所有在兩個相似熱源之間工作的可逆熱機具有相同的效率。

燃燒室的溫度必須更高，以提高氣體動力裝置的熱效率。例如，渦輪葉片不能抵抗熱氣體，這導致過早疲勞。

卡諾循環

Carnot循環在以下四個階段工作：

1. 等溫膨脹
2. 絕熱擴張
3. 等溫壓縮
4. 絕熱壓縮

步驟1)等溫膨脹(D ~ A): -

在上圖中，線路一種到B.表示到等溫膨脹過程。"等溫"這個詞是由"iso“和“熱的.“術語”ISO“意思是相同和”溫度“意味著熱，術語”等溫表示溫度沒有變化。

在這種等溫膨脹過程中，氣體膨脹，通過向上移動活塞，這種膨脹在周圍進行了工作。在此過程中，氣體的壓力從P.₁到P.₂(如上圖所示)。但是在整個過程中，氣體溫度沒有變化;因此，它稱為等溫膨脹(恒溫膨脹)。

在這個等溫膨脹過程中，氣體吸收了熱量問：_H從高溫儲層中，氣體熵(能量)上升。

步驟2)絕熱膨脹(B ~ C): -

等溫過程結束後，開始等熵過程(B ~ C)。對於等熵階段，假設氣缸和活塞是熱隔離的。這一階段被稱為“絕熱”過程，因為熱既不能進入也不能從氣缸和活塞出來。簡單地說，在這個過程中沒有發生熱量的變化。

在絕熱膨脹過程中，氣體不斷膨脹。它的壓力進一步下降P.₂到P._4.(如上圖所示)，體積增加，溫度也降低，因為一些熱力學能的損失與所做的功相似。

這種氣體膨脹過程進一步推動活塞向上，並對周圍環境做功。在沒有輸入熱量的情況下，氣體膨脹使氣體冷卻，並將其溫度轉換為“冷”溫度(T._C的）．

步驟3)等溫壓縮:-

在這個過程中，由於熱從係統傳遞到冷儲層，周圍環境對氣體做功。在等溫壓縮過程中，氣體的溫度保持不變。盡管如此，壓力還是增加了P._4.到P._3.(如圖所示)，氣體體積減小。這個過程迫使熱能(Q₂）從係統移動到冷庫，係統的熵滴。

在等溫壓縮中所做的功小於在1^英石階段。這是因為該壓縮過程以低壓開始，有助於將熱量從係統轉移到冷庫，以及一些能量在該過程中使用。

步驟4)絕熱壓縮（D.到一種): -

在上圖中，線路D.到一種代表著絕熱可逆壓縮過程。在該過程中，活塞和圓柱再次被隔離，並且已經消除了熱儲存器。

在該階段，環境通過向下移動活塞連續地對氣體進行工作。當活塞進一步向下移動時，它連續壓縮氣體並增加其溫度和壓力P._3.到P.₁(如上所示)。這個過程提高了氣體的內能，壓縮了氣體，並提高了它的溫度T._C到T._H．絕熱過程的熵不變。在這個過程之後，整個循環重複。

carnot定理

根據卡諾定理:

• 在兩個相似儲層之間工作的可逆熱機具有相同的生產率。
• 在兩個儲層之間工作的可逆卡諾熱機比在同一儲層上工作的不可逆熱機具有更高的產能。
• 卡諾熱機的最大效率如下:

在上式中:

T._H=高溫熱源溫度

T._C=低溫熱源溫度

問：_H=熱量供應到係統

W.=係統做的功

卡管發動機的效率根據冷和熱儲存器的溫度而變化。它不依賴於工作流體性質。

Carnot發動機的效率是多少？

這卡諾效率為卡諾熱機根據2^nd熱力學定律．在1824年薩迪·卡諾提出了這一定律。他想出了使熱機效率最大化的主意。

薩迪卡諾設計了卡諾發動機，理論上可以提供這種生產力，也就是所謂的卡諾發動機。卡諾熱機的效率隨冷態溫度(T_L.)和熱(T_C)水塘(如下圖所示)。

下麵的公式可以計算出卡諾循環的最大效率:

T._C=冷藏水庫的溫度

T._H=熱水庫的溫度

正如你可以在上麵的方程中看到，卡諾循環效率可以通過降低T值來增加_H或增加t的值_L.．

卡諾循環表示一台熱機可以達到100%的效率，如果T._C= 0 K。隻有當冷水槽的溫度達到絕對零度時，才有可能達到100%，但在理論上和實踐中，這是不可能的。

真正的熱機不能達到卡諾熱機那樣的高效率。一台卡諾熱機的實際效率可達0.7;這是它的最佳效率。

現代卡諾熱機圖

下麵給出的圖是卡諾熱機的框圖。In1850,克勞斯·克勞斯提出了一個稱為“工作體”(係統)的術語，它可以是通過該熱量的蒸汽或流體。Q "可以傳遞或引入以生成輸出工作(如下圖所示)。

Carnot聲稱，流體的主體可以是任何可以膨脹的材料，例如永久性氣體，汞蒸氣，醇蒸氣，水蒸氣或空氣。在早期的日子裏，發動機進入了許多設計，但通常，使用鍋爐（通過通過爐子煮沸的水）供應熱量（問：_H)，並使用冷凝器供電問：_C．

輸出工作W.表示活塞運動。用活塞驅動皮帶輪。盡管如此，它還是被用來旋轉曲柄臂。

卡諾熱機的部件

Carnot發動機具有以下主要組件：

1. 源
2. 下沉
3. 油缸
4. 絕緣立場
5. 活塞

1)源

熱源是在恒溫T1下工作的熱物體。它向係統輸送熱量，使係統工作。

這個熱源有無限的熱量。在恒溫(T1)下，您可以根據自己的需要提取熱量。即使提取了大量的熱量，熱源的溫度仍然保持不變。

2）下沉

它是一個低溫體，具有恒定的低溫(T2)。水槽也有無限的熱容量。這意味著提供給散熱器的熱量不會提高散熱器的溫度。

3）氣缸

氣缸具有導電底部和非導電壁。它配備了完全無摩擦和不導電的活塞。該活塞上下向上移動以進行氣體壓縮。在Carnot發動機中，理想的氣體用作工作介質。

4)絕緣站

絕緣支架用於進行絕熱操作。卡諾熱機的這一部分是由非導電材料製成的。

5）活塞

它是一個在發動機氣缸內往複運動的往複部件。活塞的往複運動引起氣體的膨脹和壓縮。

圓形周期的局限性

卡諾循環有以下局限性:

• 這是一個理想的循環。換句話說，圓形循環不存在並且無法構造。因此，圓環周期隻是理論概念。
• 根據熱力學，在一個等溫過程中，溫度不會改變，而卡諾循環說，在等溫膨脹過程中會有熱量的加入，這是不可能的。
• 卡諾循環隻能解釋熱機，而不能解釋其他類型的設備。
• 在真正的發動機中可能發生熱量損失，而圓形循環具有相對的工作。

為什麼不在實際應用中使用的鍾狀循環？

在鍾出熱發動機中，理想的氣體用作捕獲在汽缸中的工作流體。完全隔離該圓筒的邊界。

Carnot循環在以下四個過程中工作：

1. 等溫膨脹
2. 絕熱膨脹
3. 等溫壓縮
4. 絕熱壓縮。

從上述四個過程中，兩個是可逆等溫，兩個是絕熱過程。

由於以下原因：

1. 等溫過程非常慢，而絕熱過程則非常快。實際上，這是一個快速和緩慢的過程不能同時運行。
2. 卡諾循環表明熱機可以達到100%的效率。隻有當冷水槽的溫度達到絕對零度時，才有可能達到100%，但在理論上和實踐中，這是不可能的。

由於上述原因，卡諾循環不能用於實際應用。

常見問題切段

誰發明了迦太管發動機？

在1824年那Nicolas Leonard Sadi Carnot發明了卡諾熱機．

卡諾循環中的工作流體是什麼?

理想氣體在卡諾循環中用作工作流體。

說出卡諾循環所涉及的過程?

Carnot循環在以下四個過程中工作：

1. 等溫膨脹
2. 絕熱膨脹
3. 等溫壓縮
4. 絕熱壓縮。

Carnot發動機是否存在？

隻利用可逆過程(等溫和絕熱)的熱機稱為卡諾熱機。

實際上不存在卡諾熱機，因為在卡諾循環中，等溫過程非常慢，而絕熱過程非常快。實際上，這是一個快速和緩慢的過程不能同時運行。

卡諾熱機是可逆的嗎?

是的，因為卡諾熱機用的是完全可逆的卡諾循環。

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