Rev vos moteurs avec le cycle de Carnot
Le cycle de Carnot est un concept important dans la physique. Pas de moteur thermique est de 100 pour cent efficace. La quantité de travail que vous sortez d'un moteur thermique est toujours inférieure à la chaleur qui va dans le moteur. La deuxième loi de la thermodynamique dit que le moteur le plus efficace possible de chaleur ne peut pas convertir toute la chaleur d'entrée dans le travail. Moteurs thermiques réels ont toujours quelques pertes dues au frottement ou l'interaction avec leur environnement.
Un moteur thermique théorique qui n'a pas de ces pertes est connue comme une machine de Carnot - et même un moteur de Carnot parfaite ne peuvent pas convertir toute la chaleur d'entrée dans le travail. Un moteur Carnot se compose d'un gaz, un réservoir chaud, et un réservoir froid. Le gaz se réchauffe et se refroidit de manière répétée et dilate et se contracte dans un cycle connu sous le cycle de Carnot.
Le cycle de Carnot comporte quatre étapes:
Le gaz se dilate isotherme (à température constante).
Le gaz absorbe la chaleur de la source chaude. Comme le gaz se dilate, il ne fonctionne sur son environnement égale à la chaleur qu'il absorbe. La température du gaz est égale à la température de la source chaude à ce stade.
Le gaz se refroidit adiabatiquement (sans flux de chaleur).
Le gaz continue à se développer, faire des travaux sur son environnement, de refroidissement car il transfère l'énergie interne à ces environs. Refroidissement adiabatique et le chauffage peuvent être très près atteints que si les parois du récipient contenant le gaz sont bien isolés.
Une fois qu'il a atteint la température de la source froide, le gaz commence à se dilater de manière isotherme.
Les environs ne fonctionnent sur le gaz et la chaleur est transférée dans le gaz.
Le gaz se comprime et se réchauffe de manière adiabatique.
Les alentours continuent de faire un travail sur le gaz, mais pas la chaleur est transférée dans le gaz lors de cette étape. L'étape se termine lorsque la température du gaz atteint la température de la source chaude à nouveau.
Vous pouvez voir comment la pression et le changement de volume pendant le cycle de Carnot. Le travail effectué dans un cycle est la zone ombragée du graphique.
Le gaz est de retour à la température, la pression et le volume qu'il a commencé à, prêt pour le cycle à tout recommencer. Si vous voulez une pompe à chaleur plutôt que d'un moteur thermique, pas de problème - le cycle de Carnot idéal est complètement réversible, de sorte que vous avez juste besoin de faire fonctionner votre moteur thermique dans le sens inverse.
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