Carnotův cyklus
Zařazení: Molekulová fyzika a termika ⇒ Kruhový děj s ideálním plynem ⇒ Kruhový děj, Tepelné motory
Teorie:
Carnotův cyklus je vratný kruhový děj, který se skládá ze čtyř vratných procesů:
1. adiabatické stlačování (na obrázku úsek DA)
2. izotermické rozpínání při teplotě ohřívače T2 (AB)
3. adiabatické rozpínání (BC)
4. izotermické stlačování při teplotě chladiče T1 (CD)
5. pak se opakuje bod 1. a děj pokračuje dál
Při izotermickém rozpínání je potřebné dodávat stroji teplo Q2 (toto teplo se odebírá ohřívači)
a při izotermickém stlačování se stroji odebírá teplo Q1 ( toto teplo se odevzdá chladiči).
Teplo dodané soustavě má podle dohody kladnou hodnotu a teplo odebrané soustavě má zápornou hodnotu.
Při adiabatickém ději se teplo nedodává, ani neodebírá, tj. nedochází k tepelné výměně.
Vnitřní energie bude mít po skončení cyklu opět počáteční hodnotu,
tedy celková změna vnitřní energie je během jednoho cyklu nulová.
Proto podle 1. termodynamického zákona se práce vykonaná strojem během jednoho Carnotova cyklu rovná
W'=Q2+Q1
Pro účinnost Carnotova cyklu platí:
Účinnost se dá vyjádřit i pomocí teplot T1 a T2:
Jak aplet používat:
Před prací s apletem je někdy nutné nejdřív kliknout na okno apletu pro jeho aktivaci.
1.Kliknutím na modrou horizontální čáru v horní časti okna apletu
a táhnutím myši můžete nastavit maximální tlak (Pmax).
Kliknutím do okna pV diagramu nastavte počáteční hodnotu tlaku p a objemu V
pro adiabatické stlačování.
Aplet bude ukazovat pozici pístu a také informace související s pohybem myši uvnitř p-V diagramu.
Jednotkou tlaku je v tomto apletu atmosféra a objem je udáván v litrech. ( 1 atm = 0,1 MPa ).
Pohybujte myší na tlak p = 1atm a objem V = 22,4 l a zjistěte hodnotu pV / (nR).
Víte, kolik molů plynu je v daném objemu?
2. Dalším kliknutím myši (dovnitř možné části diagramu)
nastavíte počáteční bod pro izotermické stlačování.
3.Stisknutím tlačítka Start se animace spustí.
Stisknutím Obnovit se podmínky v apletu vynulují.
Kliknutím na + se zvětší rychlost animace.
Kliknutím na - se rychlost animace zmenší.
Každým kliknutím se časový interval změní 1,25krát.
Kliknutím na pravé tlačítko myši se animace zastaví, opětovným kliknutím se znovu spustí.
Účinost tepelného stroje se ukáže vpravo v apletu jako max. účinnost.
Různé barvy plynu v nádobě s pístem reprezentují jeho teplotu.
Červená značí vyšší teplotu, modrá nižší.
Barvy pístu:
-červená: kontakt s ohřívačem s teplotou T2
-modrá: adiabatický proces
-zelená: kontakt s chladičem s teplotou T1
-obsah žlutého obdélníka uvnitř nádoby s plynem je úměrný dodanému teplu.
-obsah žlutého obdélníka uvnitř pístu je úměrný vyměněnému teplu.
(Maximální velikost žlutého obdelníku odpovídá maximu tepla dodávanému během procesu izotermického rozpínaní,
část tepla se uvolní při izotermickém stlačování.)
4. Poměr měrných tepelných kapacit při konstantním tlaku cp a při konstantním objemu cv
se nazývá Poissonova konstanta 
(čteme kapa)
cp > cv, a proto je κ vždy větší než 1.
Po zadání nové hodnoty poměru cp/cv se program automaticky obnoví.
(Při zadávání hodnoty použijte místo desetinné čárky tečku a stlačte ENTER)
5.Kliknutím na pravé tlačítko animaci pozastavíte
a pohybem myši po pV-diagramu se ukážou hodnoty p, V v bodě, ve kterém máte právě nastavený kurzor.
