Cykl Carnota

Cykl Carnota składa się z dwóch przemian izotermicznych i dwóch przemian adiabatycznych, przedstawionych na rysunku:

• Począwszy od punktu A następuje: izotermiczne sprężanie --> adiabatyczne sprężanie --> izotermiczne rozprężanie --> adiabatyczne rozprężanie. W oparciu o cykl Carnota przebiegający w tym kierunku działa doskonały silnik cieplny.
• Począwszy od punktu A adiabatyczne sprężanie --> izotermiczne sprężanie --> adiabatyczne rozprężanie --> izotermiczne rozprężanie. W oparciu o cykl Carnota przebiegający w tym kierunku działa doskonała chłodziarka.

Przykład:
Oblicz pracę wykonaną w trakcie jednego cyklu przemian przedstawionych na wykresie:
Rozwiązanie:

1. Na podstawie wykresu stwierdzamy, że w przemianach B i D nie jest wykonywana praca, gdyż są to przemiany izochoryczne. W przemianie A praca W₁ jest wykonywana nad gazem (gaz jest sprężany) i dlatego W₁ > 0, a w przemianie C₂ pracę wykonuje gaz rozprężając się i dlatego W < 0.
2. Obliczamy pracę wykonaną w izobarycznej przemianie A₁ odczytując dane z wykresu: W = p₁(V₂–V₁) = 2 J .
3. Obliczamy pracę, jaką wykonuje gaz rozprężając się izobarycznie w przemianie C: W₁ = p₂(V₁–V₂) = – 6 J.

Bezwzględna wartość pracy wykonanej przez gaz jest większa od pracy wykonanej nad gazem. Efektywna praca wykonana w czasie jednego cyklu: W = W₁+W₂ = – 4 J.
Wniosek:
Całkowita praca (efektywna) wykonana przez silnik, w którym gaz roboczy pracuje w dowolnym cyklu termodynamicznym jest równa co do wartości bezwzględnej polu figury jaką tworzy graficzne przedstawienie cyklu na wykresie zależności p od V (zakreskowane pole na rysunku).