Kruhový děj a Carnotův cyklus

Kruhový (cyklický) děj

= děj, při němž je konečný stav soustavy totožný se stavem počátečním.


Grafem proto musí být uzavřená křivka.

např: 

Práce vykonaná plynem: W1 - obsah plochy pod křivkou ABC

Práce vykonaná vnějšími silami: W2 - obsah plochy pod křivkou CDA

potom

celková práce plynu během jednoho cyklu (W)

W = W1 - W2


graficky velikost práce: obsah plochy uvnitř křivky

Carnotův cyklus

= jeden z nejvýznamnějších kruhových dějů

složení: 2 děje izotermické, 2 děje adiabatické

pV diagram:

Carnot-cycle-p-V-diagram
Jednotlivé části cyklu:

AB - izotermické rozpínání (plyn ve styku s ohřívačem, WAB = +Q1

BC - adiabatické rozpínání (plyn tepelně izolován, WBC = ΔUBC

CD - izotermické stlačování (plyn ve styku s chladičem, WCD = - Q2)

DA - adiabatické stlačování (plyn tepelně izolován, WDA = ΔUDA)
Zdroj:
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Carnot-cycle-p-V-diagram.svg

potom

celková vykonaná práce plynu během jednoho Carnotova cyklu 

W = WAB + WBC + WCD + WDA

a protože UA = UB a UC = UD (izotermické děje) je WBC + WDA = 0 a proto

W = WAB + WCD = Q1 - Q2

Práce vykonaná plynem při Carnotově cyklu je rovna rozdílu tepla přijatého při teplotě T1 a odevzdaného při teplotě T2.



Účinnost Carnotova cyklu: (poměr vykonané práce k dodané energii)

η = W / E = (Q1 - Q2) / Q1 = 1 - Q2/Q1 = (T1 - T2 ) / T1 = 1 - T2/T1

Q1 ... teplo přijaté od ohřívače                    Q2 ... teplo odevzdané chladiči
T1 ... teplota ohřívače                                  T2 ... teplota chladiče



Využití Carnotova cyklu v tepelných motorech:

pozor!!!       zde T2 je teplota ohřívače a T1 teplota chladiče