Ciklo de Carnot

La ciklo de Carnot [karNO] priskribas, kiel varmomaŝino transformas varmo-energion al movo-energio. Ĝin priskribis Sadi CARNOT, kiu en la jaroj 1820-aj esploris pri termodinamiko.

La ideala maŝino de Carnot konsistas el cilindro kaj pisto, gaso en la cilindro kaj du rezervujoj, unu de alta temperaturo T_A, unu de malalta temperaturo T_M. (La dua povas esti la "medio".) La ciklo konsistas el jenaj fazoj, kiujn trairas materio (gaso) periode varmigata kaj malvarmigata:

1. Inversigebla samtemperatura kunpremado de la gaso je malalta temperaturo T_M. La gaso estas en kontakto kun la malvarma rezervujo, kiu malhelpas varmiĝon, kiun normale kaŭzus la kunpremado.
2. Inversigebla adiabata kunpremo. La gaso estas pli kunpremata, sen kontakto al iu varmorezervujo. Ĝi estas izolita, tiel ke neniu varmo povas en- aŭ eliri. La gaso estas kunpremata ĝis atingo de T_A.
3. Inversigebla samtemperatura dilatiĝo (ekspansio) je alta temperaturo T_A. Dum tiu fazo la ekspansianta gaso movas la piston, kiu kapablas pludoni sian movoenergion. Por teni la temperaturon konstanta necesas aldoni varmo-energion el la varma rezervujo.
4. Inversigebla adiabata dilatiĝo. Ankaŭ por tiu fazo necesas varmo-izolo de pisto kaj cilindro, tiel ke varmo ne povas en- aŭ eliri tra ili. La ekspansio de la gaso produktas plian movoenergion; la gaso malvarmiĝas ĝis temperaturo T_M. La komenca stato estas atingita, la ciklo povas rekomenciĝi.

La kunpremado dum fazoj 1 kaj 2 postulas movoenergion, sed la fazoj 3 kaj 4 produktas pli da movoenergio.

La efikeco de la ideala Carnot-ciklo (sen energiperdo) dependas nur de la du temperaturoj kaj estas

$\eta _{c}={T_{A}-T_{M} \over T_{M}}$

La ciklo estas aplikebla ankaŭ al varmo-pumpilo, kiu laŭ la samaj principoj transformas movoenergion al temperatur-diferenco.