Silnik cieplny

Silnik cieplny to urządzenie, które wykonuje pracę kosztem energii pobranej na sposób ciepła z układu.

W silniku idealnym wszystkie przebiegające procesy są odwracalne i nie ma strat związanych z niepożądanymi przemianami energii (tarcie, turbulencje).
Można analizować pracę silników rzeczywistych na podstawie działania silnika idealnego.
Idealizacją silnika cieplnego jest silnik pracujący wg cyklu Carnota.
Silnik taki ma największą teoretyczną sprawność w zamianie ciepła na użyteczną pracę. W trakcie każdego cyklu substancja robocza pobiera ze zbiornika cieplnego o stałej temperaturze T_G - grzejnika energię (w postaci ciepła) Q_G i oddaje do zbiornika cieplejszego o stałej, niższej temperaturze T_Z - chłodnicy energię Q_Z.

Zakłada się, że wymiana ciepła miedzy jednym ze zbiorników a substancją roboczą zachodzi tylko podczas przemian izotermicznych.
Cykl Carnota składa się z 4 kolejnych procesów:

• Rozprężania izotermicznego w temperaturze T₁.
• Rozprężania adiabatycznego przy zmianie temperatury od T₁ do T₂.
• Sprężania izotermicznego w temperaturze T₂.
• Sprężania adiabatycznego przy zmianie temperatury od T₂ do T₁.

Cykl Carnota realizowany jest w kierunku zgodnym z ruchem wskazówek zegara. Jeżeli cylinder silnika jest w kontakcie ze zbiornikiem o temperaturze T₁, substancja robocza pobiera z tego zbiornika ciepło Q₁ i ulega rozprężeniu izotermicznemu. Podobnie kiedy substancja robocza jest w kontakcie ze zbiornikiem cieplnym o temperaturze T₂, oddaje on ciepło Q₂ do zbiornika o niskiej temperaturze i jednocześnie ulega izotermicznemu sprężeniu.