Motorul Carnot

1. Motorul Carnot Procesul ciclic ideal

2. Motoare termice Priveşte imaginile următoare şi încearcă să observi ce au în comun. Click! Ţi-ai dat seama că în toate e vorba de motoarele termice care asigură locomoţia fiecărui mijloc de transport exemplificat, nu-i aşa? Dar… ceva nu e ca restul…

3. Ce este un motor termic? • Este o maşină termică a cărei funcţie este de a transforma ciclic căldură în lucru mecanic efectuat asupra unor mecanisme exterioare. • O consecinţă a principiului al doilea al termodinamicii arată că numai printr-un proces ciclic bitermse poate efectua lucru mecanic de către motorul termic. • Motorul cu ardere internă îşi îndeplineşte funcţia obţinând căldură prin arderea combustibilului în interiorul fiecărui cilindru al său transformând-o parţial în lucru mecanic efectuat asupra arborelui motor.

4. Ce este ciclul Carnot? • Este un proces termodinamic ciclicşi reversibil pe care îl efectuează gazul ideal. • L-a propus inginerul Nicolas Léonard Sadi Carnot în 1824 pentru dezvoltarea bazelor teoretice necesare proiectării motoarelor cu ardere internă. • Este o succesiune de transformări destinată obţinerii celui mai mare randament posibil, după cum urmează:

5. Procesele ciclului Carnot 1 – 2 izoterma T1 • Destindere izotermă în contact termic cu termostatul cald • Temperatura gazului ideal este menţinută la valoarea constantă a temperaturii termostatului cald adus în contact termic cu gazul ideal care-şi măreşte volumul. (click pe buton) p – presiunea gazului ideal din cilindru V – volumul gazului ideal din cilindrulimitat de poziţia momentană a pistonului 2 – 3 prima adiabată p 1 • Destindere adiabatică de la izoterma “caldă” la izoterma “rece” • Gazul ideal este izolat adiabatic şi îşi măreşte volumul de la temperatura termostatului cald la temperatura termostatului rece fără să schimbe căldură cu exteriorul. (click pe buton) T1 3 – 4 izoterma T2 • Comprimarea izotermă în contact termic cu termostatul rece • Temperatura gazului ideal este menţinută la valoarea constantă a temperaturii termostatului rece, adus în contact termic cu gazul ideal care-şi micşorează volumul. (click pe buton) 4 2 T2 4 – 1 a doua adiabată 3 • Comprimarea adiabatică de la izoterma “caldă” la izoterma “rece” • Gazul ideal este izolat adiabatic şi îşi micşorează volumul de la temperatura termostatului rece la temperatura termostatului cald fără să schimbe căldură cu exteriorul. (click pe buton) V

6. Termostat cald T1 Qabsorbită>0 L>0 Qcedată<0 T2 Termostat rece Randamentul ciclului Carnot Izoterma 1 – 2 • Se aplică legile fiecărui proces din cadrul ciclului Carnot pentru: Adiabata 2 – 3 Izoterma 3 – 4 Adiabata 4 – 1 • Ţinând cont că expresia de definiţie a randamentului motorului termic este: acesta devine:

7. Motorul ideal • Este motorul care funcţionează cu gaz ideal parcurgând ciclul Carnot. • Este un motor care sugerează patru timpi, fiecare timp fiind corespunzător fiecărui proces din cadrul ciclului Carnot CLICK! Pentru o mai bună înţelegere a felului în care ar putea funcţiona ca motor, apasă aici

8. Douăîntrebări • De ce crezi că motorul Carnot este unul ideal? Răspuns 1 Deoarece funcţionează cu gaz ideal, iar randamentul lui depinde numai de temperaturile termostatelor cald şi rece (T1 şi T2). Astfel, în principiu, randamentul motorului Carnot poate fi făcut oricât de apropiat de valoarea 1 • Ce utilitate are motorul Carnot dacă este unul ideal? Răspuns 2 • Sugerează funcţionarea în patru timpi. • Deoarece este motorul al cărui randament nu poate fi atins de nici un motor real, este de interes ca orice motor real să aibă randamentul cât mai apropiat de cel al unui motor Carnot. De aceea cele mai bune motoare cu ardere internă sunt cele în patru timpi