Carnot' tsükkel

Carnot' ringprotsessi kujutav rõhu p ja ruumala V diagramm:
1-2 gaas paisub isotermiliselt (muutumatul temperatuuril) ja soojeneb;
2-3 gaas paisub adiabaatiliselt (gaasi siseenergia ei muutu) ja jahtub;
3-4 isotermilisel kokkusurumisel annab gaas soojust ära;
4-1 adiabaatilisel kokkusurumisel gaasi temperatuur tõuseb

Carnot' tsükkel ehk Carnot' ringprotsess on pöörduv termodünaamiline protsess, mis koosneb kahest isotermilisest protsessist ja kahest adiabaatilisest protsessist:

1) isotermilisel paisumisel on töökeha (nt ideaalne gaas) kokkupuutes soojusallikaga, mille absoluutne temperatuur on T₁, ja saab sellelt soojushulga Q₁;

2) adiabaatilisel paisumisel teeb töökeha oma siseenergia arvel tööd ning jahtub jahutaja temperatuurini T₂;

3) isotermilisel kokkusurumisel annab töökeha temperatuuril T₂ jahutajale soojushulga Q₂;

4) adiabaatilisel kokkusurumisel keha temperatuur tõuseb uuesti soojusallika temperatuurini.

Carnot' tsükkel on termodünaamiline ringprotsess, mida kirjeldas soojusmasina tööd analüüsides Nicolas Léonard Sadi Carnot' aastal 1824 ning laiendas Émile Clapeyron aastatel 1830 ja 1840.

Carnot' ringprotsessi kasutegur $\eta$ ei sõltu töökeha omadustest, vaid ainult soojusallika temperatuurist $T_{1}$ ja jahutaja temperatuurist $T_{2}$:

$\eta =1-{\frac {T_{2}}{T_{1}}}$.

See Carnot’ teoreemina tuntud seos määrab soojusjõumasina kasuteguri suurima teoreetiliselt võimaliku väärtuse. Mida suurem on erinevus soojusallika temperatuuri ja jahutaja temperatuuri vahel, seda kõrgem on kasutegur – seda suurem osa protsessi juhitud soojushulgast muudetakse ringprotsessis mehaaniliseks tööks ning seda väiksem soojushulk antakse üle jahutajale. Ringprotsessi juhitav soojushulk muutuks täielikult mehaaniliseks tööks ainult juhul, kui jahutaja temperatuur $T_{2}$ oleks 0 K, mis pole aga võimalik.

Kui vaadeldav protsess toimub vastassuunas, nimetatakse seda pöördringprotsessiks. Sellel protsessil rajaneb mitmesuguste jahutus- ja külmutusseadmete ning soojuspumpade töö.

Vaata ka

• Ringprotsess

Välislingid

• Soojusmasinad, adiabaatilised protsessid ja adiabaatiline invariant – Carnot’ tsükkel