Carnot-cykeln

Carnot-cykeln, består av två isotermiska processer och två adiabatiska processer. Den kan betraktas som den mest effektiva cykeln för en värmemotor som fysikens lagar tillåter. När termodynamikens andra lag säger att inte all tillförd värme i en värmemotor kan användas för att utföra arbete, sätter Carnot-effektiviteten gränsvärdet på den del av värmen som kan användas till arbete.

För att kunna närma sig Carnot-effektiviteten måste processerna som är ingår i värmemotorns cykler vara reversibla och inte innebära några förändringar i entropin. Därför är Carnot-cykeln är en idealisering, eftersom inga verkliga motorprocesser är reversibla och alla verkliga fysiska processer innebär en viss ökning av entropin.

En värmemotor verkar genom att överföra energi från ett varmt område till ett kallare område och genom att omvandla en del av den energin till mekaniskt arbete. Tar man exemplet från Chena hot springs där vattnet håller cirka 70℃ och räknar med att vi skulle kunna ta ut energin i vattnet genom att sänka temperaturen till 0℃ skulle den högsta teoretiska effekten ligga kring 20 %. Detta är som sagt vid ett idealt läge och i verkligheten är verkningsgraden betydligt lägre, inte minst för att temperaturen inte går att sänka så mycket.

I anläggningen där bilden ovan är tagen har man ett delta T kring 80 ℃. Med de temperaturer som finns i systemet, cirka 150 ℃ upp och en returtemperatur på 67℃  är den teoretiska Carnoteffekten 18,9 % medan den verkliga effekten ligger strax över 10 %.

Carnoteffekten räknas ut genom enligt

((T1 – T2)/T1)*100

och är alltså den högsta teoretiska effekten man kan ta ut ur en värmemotor. Temperaturerna anges normalt i Kelvin.