Карноов циклус је физички процес од значаја у теорији термодинамике . То је сасвим теоријска замисао, чији значај је у томе што се помоћу ње може израчунати теоријски максимум рада који може да произведе флуид у затвореном термичком систему. Степен претварања термичке енергије у механички рад се изражава коефицијентом корисног дејства („Карноовим фактором“). Овај фактор се користи у поређењу ефикасности различитих мотора.
Карноов цикулс је описао француски официр, инжењер и физичар Сади Карно . Његовим делом је заснована грана физике под именом термодинамика .
Карно је желео да дизајнира термодинамички циклус максималне ефикасности. Ефикасност било које термодинамичке машине може се поредити са ефикасношћу Карноове машине која служи као референца.
Карноов циклус се састоји из 4 процеса (2 изотермна и 2 адијабатска ) :
1 : Изотермно сабијање
2 : Адијабатско сабијање
3 : Изотермно ширење
4 : Адијабатско ширење Други закон термодинамике примењен на реверзибилни систем даје Класијус—Карноову једначину :
Q
C
T
C
+
Q
H
T
H
=
0
{\displaystyle {\frac {Q_{C}}{T_{C}}}+{\frac {Q_{H}}{T_{H}}}=0}
где су:
Q
C
{\displaystyle Q_{C}}
Q
H
{\displaystyle Q_{H}}
T
C
{\displaystyle T_{C}}
T
H
{\displaystyle T_{H}}
У случају идеалног гаса као медијума, важе следеће једначине за извршени рад у појединим фазама циклуса:
1 - 2 : изотермно сабијање:
w
1
,
2
=
R
T
1
ln
p
2
p
1
{\displaystyle \ w_{1,2}=RT_{1}\ln {\frac {p_{2}}{p_{1}}}}
2 - 3 : адијабатско сабијање:
w
2
,
3
=
c
V
(
T
3
−
T
2
)
{\displaystyle \ w_{2,3}=c_{V}(T_{3}-T_{2})}
3 - 4 : изотермно ширење:
w
3
,
4
=
R
T
3
ln
p
3
p
4
{\displaystyle \ w_{3,4}=RT_{3}\ln {\frac {p_{3}}{p_{4}}}}
4 - 1 : адијабатско ширење:Карноова топлотна машина
w
4
,
1
=
c
V
(
T
4
−
T
1
)
{\displaystyle \ w_{4,1}=c_{V}(T_{4}-T_{1})}
Укупан извршени рад је:
w
C
a
r
n
o
t
,
t
o
t
=
w
1
,
2
+
w
2
,
3
−
w
3
,
4
−
w
4
,
1
{\displaystyle \ w_{Carnot,tot}=\ w_{1,2}+w_{2,3}-w_{3,4}-w_{4,1}}
w
t
o
t
=
R
T
1
ln
p
2
p
1
−
R
T
3
ln
p
3
p
4
+
c
V
(
T
3
−
T
2
)
−
c
V
(
T
4
−
T
1
)
{\displaystyle w_{tot}=RT_{1}\ln {\textstyle {\frac {p_{2}}{p_{1}}}}-RT_{3}\ln {\textstyle {\frac {p_{3}}{p_{4}}}}+c_{V}(T_{3}-T_{2})-c_{V}(T_{4}-T_{1})}
Из
T
1
=
T
2
{\displaystyle \ T_{1}=T_{2}}
T
3
=
T
4
{\displaystyle \ T_{3}=T_{4}}
T
a
T
b
=
(
p
a
p
b
)
κ
−
1
κ
{\displaystyle \ \textstyle {\frac {T_{a}}{T_{b}}}=({\frac {p_{a}}{p_{b}}})^{\frac {\kappa -1}{\kappa }}}
3 /p4 , добија се:Карноов процес у p-V дијаграму, случај идеалног гаса
w
t
o
t
=
R
⋅
(
T
1
−
T
3
)
⋅
ln
p
2
p
1
<
0
{\displaystyle w_{tot}=R\cdot (T_{1}-T_{3})\cdot \ln {\textstyle {\frac {p_{2}}{p_{1}}}}<0}
Максимални коефицијент искоришћења Карноове машине
η
m
a
x
{\displaystyle \ \eta _{max}}
S је ентропија ):
η
m
a
x
=
1
−
T
C
d
S
C
−
T
H
d
S
H
=
1
−
T
C
T
H
{\displaystyle \eta _{max}=1-{\frac {T_{C}dS_{C}}{-T_{H}dS_{H}}}=1-{\frac {T_{C}}{T_{H}}}}
»Ниједна термодинамичка машина која има извор топлоте и хладњак не може бити ефикаснија од Карноове машине у истом топлотном окружењу«.
