Carnotov kružni proces

Povratak Početna stranica Fizika - digitalni sadržaji
Komentari Facebook stranica

Toplinski strojevi

Prema prvom zakonu termodinamike, toplina je energija i možemo ju pretvoriti u rad. Pri tome se toplina dovedena sustavu, ovisno o procesu, može trošiti i na povećanje unutarnje energije plina.

$$Q = W + \Delta U$$

Ovu pretvorbu topline u rad možemo ostvariti pomoću toplinskog stroja. Toplinski stroj sastoji se od radnoga tijela i dva spremnika različitih temperatura. Radno tijelo je cilindar s pomičnim klipom, u kojemu se nalazi plin.

Topliji spremnik predaje toplinu Q1 radnom tijelu, a dio te topline, Q2, radno tijelo predaje hladnijem spremniku.

U kružnom procesu plin se vrati u početno stanje, pa je promjena unutrašnje energije jednaka nuli. Iz prvog zakona termodinamike slijedi da je toplinski stroj u jednom kružnom procesu izvršio rad: W = Q1 -|Q2|. Ponavljanje kružnog procesa omogućava stalni rad toplinskog stroja.

Carnotov kružni proces

Između svih procesa, koji izmjenjuju toplinu s dva spremnika različitih temperatura, najveću korisnost ima Carnotov kružni proces. Sastoji se od dva izoterman i dva adijabatska procesa.

Aplet prikazuje princip rada toplinskog stroja, zasnovanog na Carnotovom kružnom procesu.

Kliknite na dugme >>, da biste dobili uputu što treba napraviti. Nakon što ste napravili ono što se od vas zahtijeva, ponovo kliknite na isto dugme, i tako do kraja. Ako postupak želite ponoviti, kliknite na |<<.


Korisnost stroja, η definiramo kao omjer između korisnog rada i utrošene energije: $$\eta =\frac{Q_{1}-\left | Q_{2} \right |}{Q_{1}},$$ ili $$\eta =1-\frac{\left | Q_2 \right |}{Q_{1}}.$$

Za Carnotov proces vrijedi: $$\frac{Q_{1}}{\left | Q_{2} \right |}=\frac{T_{1}}{T_{2}}$$ pa korisnost stroja možemo zapisati i kao: $$\eta =1-\frac{T_{2}}{T_{1}}.$$