КАРНО ЦИКЛІ (грекше «куклос – дөңгелек») – жылудың жұмысқа (немесе жұ- мыстың жылуға) айналуы жүзеге асырылатын қайтымды дөңгелек үрдіс. Бұл цикл жұмыстық затпен (мысалы, бумен) жүзеге асырылатын бірімен-бірі алмасатын екі изотермиялық және екі адиабаттық үрдістердің тізбегінен құралған. Бұл циклді алғаш рет 1824 жылы француз физигі әрі инженері Никола Карно (1796 – 1832) ашқан. Үрдістің өту сұлбасы сызбада көрсетілген. Карно бұл циклді изотермиялық үрдіске әкелетін жұмыстық дененің жылу есебінен жұмыс жасайтын идеал жұмыстық цикл ретінде қарастырған. Жұмыстық дене тізбектеліп екі жылу резервуарымен (тұрақты температура-
р–V (қысым–көлем) диаграммасындағы Карно циклі. δQ1 – жұмыстық дененің қыздырғыштан алатын жылуының мөлшері; δQ2 – жұмыстық дененің то- ңазытқышқа беретін жылуының мөлшері. Изотерма- лар және адиабаттармен шектелген аудан Карно циклінің жұмысына сан жүзінде тең болады. Қыз- дырылған газ көлемін ұлғайтқан кезде жылу механи- калық энергияға ауыса алады. Адиабаттық (ВС, DА) және изотермиялық (АВ, СD) үрдістердің алмасу- ларынан құралған Карно циклінде ең үлкен (максимал) пайдалы әсер коэффициентіне қол жеткізіледі. Ал- ғашқы үрдістер ұтымсыз немесе жылудың шығын- далуымен, екіншілері – температураның өзгеруінсіз жүзеге асады. А-дан С-ға дейінгі аралықта газ пор- шеньді итереді және жұмыс істейді (бұл жұмыс VAADCVC ауданына тең). Жұмыстағы ұтыс АВСD ауданына сәйкес болады.
лы) – қыздырғышпен (Т1 температуралы) және тоңазытқышпен (Т2<Т1) байланыста болады. Жылудың жұмысқа айналуы (түрленуі) жұмыстық дененің қыздырғыштан белгілі бір жылу мөлшерін тоңазытқышқа ауыстыру Карно циклі былайша жүзеге асырылады (сызбаға қараңыз): жұмыстық дене (мысалы, цилиндрдегі поршеньнің астындағы бу) Т1 температура кезінде қыздырғышпен жанастырылады, одан изотермиялық түрде δQ1 мөлшерлі жылу алады (осы кезде бу көлемін ұлғайтып жұмыс жасайды). Осы үрдіс сызбада изотерманың АВ кесіндісімен бейнеленген. Содан соң жұмыстық дене адиабатты түрде көлемін ұлғайтып (ВС адиабат бойынша), Т2 температураға дейін салқындайды және тоңазытқышпен жылулық байланыс орнатады. Осы жағдайда жұмысық дене изотермиялы сығымдалып (СD кесіндісі), δQ2 жылу мөлшерін әрі тоңазытқышқа береді. Карно циклі жұмыстық денені бастапқы термодинамикалық күйге қайтаратын үрдіспен (DА кесіндісі) аяқталады. Қыздырғыш пен тоңазытқыш аралығындағы (Т1–Т2) температуралар айырымы кезінде бір реттік Карно циклінде δА = δQ1 – δQ2 = [(Т1–Т2)/Т1] δQ1 жұмысын істейді. Осы жұмыс Карно циклін құрайтын изотермалар және адиабатты кесінділерімен шектелген АВСD ауданына тең болады. Карно циклі қайтымды, оны кері тізбекпен (АDСВА бағытымен) жүзеге асыру да мүмкін болады. Бұл жағдайда δQ2 жылу мөлшері тоңазытқыштан алынып, шығындалған δА жұмысының есебінен қыздырғышқа беріледі. Жылулық қозғалтқыш осы ырғақпен идеал тоңазытқышмашина ретінде жұмыс істейтін болады. Карно циклі өзгедей циклдер арасында ең жоғарғы пайдалы әсер коэффициентіне (ПӘК) ие (Т1–Т2 температура аралығында): η=δА/δQ1 = (Т1–Т2)/Т1.
Карно циклінде ПӘК осы мағынада өзгедей жұмыстық циклдер үшін эффектілі өлшеуіш болады. Карно циклінің термодинамика мен жылу техникасын дамытуда маңызы зор болды. Осы цикл арқылы К.Клаузиус пен У.Томсонның (Кельвиннің) термодинамиканың екінші бастамасына берілген тұжырымдарының парапарлығы дәлелденген. Карно циклі температураның абсолюттік термодинамикалық межесін (шкаласын) анықтауға пайдаланылған, т.б.