Carnot-Zyklusphysik

Carnot-Zyklus in Wärmekraftmaschinen, ideale zyklische Abfolge von Druck- und Temperaturänderungen eines Fluids, wie z. B. eines in einem Motor verwendeten Gases, das Anfang des 19. Jahrhunderts vom französischen Ingenieur Sadi Carnot entwickelt wurde. Es wird als Leistungsstandard für alle Wärmekraftmaschinen verwendet, die zwischen einer hohen und einer niedrigen Temperatur arbeiten.

Während des Zyklus erfährt die Arbeitssubstanz des Motors vier aufeinanderfolgende Änderungen: Expansion durch Erhitzen auf eine konstant hohe Temperatur; reversible adiabatische Expansion; Kompression durch Abkühlen auf eine konstant niedrige Temperatur; und reversible adiabatische Kompression. Der Motor erhält Wärme (von der Wärmequelle) während der Expansion bei hoher Temperatur, liefert Arbeit während der reversiblen adiabatischen Expansion, gibt Wärme (an den Kühlkörper) während der Kompression bei niedriger Temperatur ab und erhält Arbeit während der reversiblen adiabatischen Kompression. Das Verhältnis der Netzleistung zum Wärmeeintrag ist gleich dem Verhältnis der Differenz zwischen den Temperaturen der Wärmequelle und des Kühlkörpers geteilt durch die Temperatur der Wärmequelle. Es stellt das Carnot-Prinzip dar, dass es das größte derartige Verhältnis eines Motors ist, der zwischen den beiden Temperaturen arbeitet.