carnotsyklus

Carnotsyklus er en tenkt prosess som ble beskrevet av den franske fysikeren Nicolas Carnot i 1824. Han viste at ingen varmekraftmaskin kunne arbeide mer effektivt enn denne prosessen.

I prosessen utfører en tenkt maskin arbeid ved å ta opp varme i et reservoar ved en temperatur T₁ og avgi varme til et reservoar med en lavere temperatur T₂. Maskinen består av en lukket sylinder med et bevegelig stempel og en gassmengde innestengt i sylinderen.

Prosessen er fremstilt i figuren med trykket p i sylinderen langs y-aksen og volumet V av sylinderen langs x-aksen. Prosessen foregår i fire trinn. I første trinn, A–B, utvider gassen seg ved konstant temperatur. For ikke å avkjøles under utvidelsen, må den tilføres en varmemengde Q₁. I annet trinn, B–C, utvider gassen seg adiabatisk (det vil si uten utveksling av varme med omgivelsene), slik at den avkjøles til temperaturen T₂. Gassen har under begge disse trinnene utført arbeid ved å skyve stempelet utover.

For å komme tilbake til utgangspunktet, presses gassen så sammen. I tredje trinn, C–D, skjer dette med konstant temperatur T₂, og gassen gir da fra seg varmen Q₂. I fjerde trinn skjer sammenpressingen adiabatisk slik at gassen oppvarmes, og man kommer tilbake til utgangspunktet A.

Senere viste Rudolph Clausius og William Thomson, Lord Kelvin at det nettoarbeid som ble utført, var lik forskjellen mellom varmene Q₁ og Q₂, og at prosessens virkningsgrad er en øvre grense for virkningsgraden av en varmekraftmaskin.