Termodinamikaning ikkinchi qonuni

5. Karno sikli
(5.5) formulaning ta’lilidan ko‘rinib turibdiki, q₁ ortishi yoki q₂ ni kamayishi bilan ortadi. Demak, kengayish va siqish jarayonlarini mos ravishda tanlab f.i.k.ni o‘zgartirish mumkin.
Shu tufayli quyidagidek savol tug‘iladi – f.i.k. eng yuqori bo‘lgan siklni yaratish mumkinmi?
Xuddi shunday siklni Sadi Karno taklif qilgan. Fransuz muhandisi Karno Nikola Leonar Sadi 1824 yilda “Olovning harakatlantiruvchi kuchi haqida mulohazalar” nomli asarida issiqlik dvigatellari nazariyasiga asos soldi.
Karno o‘zining bu ishida issiqlik dvigatellarining termodinamikasi uchun alohida ahamiyatga ega bo‘lgan siklini (keyinchalik uning nomi bilan atalgan) ko‘rib chiqdi.
Karno taklif qilgan sikl ikki adiabata va ikki izotermadan iborat bo‘lib, shu sikl bo‘yicha ishlagan issiqlik dvigatelining f.i.k. eng yuqori bo‘ladi. Jarayondagi barcha sikllar qaytar deb qabul qilinadi.
Ish olish nuqtai nazaridan izotermik va adiabatik jarayonlar eng maoqul hisoblanadi, chunki izotermik jarayonda ishchi jismga keltirilgan issiqlikning barchasi ishga aylanadi, adiabatik jarayonda esa issiqlik almashinmaydi.
Karno siklini barcha jarayonlarini ko‘rib chiqaylik (5.2. va 5.3-rasmlar).


1-2 jarayonda ishchi jismga temperaturasi T₁ bo‘lgan isitkichdan q₁ issiqlik keltirilishi natijasida u izotermik kengayadi.
Bu jarayonda bajarilgan ish keltirilgan issiqlik q₁ ga teng bo‘ladi. (izotermik jarayon).
(5.6)
ishning qiymati v₁-1-2-v₂ yuzaga teng.
2-3 – jarayonda ishchi jism adiabatik kengayib v₂-2-3-v₃ yuzaga teng bo‘lgan ishni bajaradi.
Adiabatik jarayon uchun
(5.7)
bo‘ladi.,
bu yerda: k – adiabata ko‘rsatkichi.
3-4 jarayonda ishchi jism izotermik siqiladi va temperaturasi T₂ bo‘lgan sovitkichga q₂ issiqlik uzatiladi.
Siqish uchun v₄-4-3-v₃ yuzaga son jihatdan teng bo‘lgan ish sarflanadi.
(5.8)
4-1 adiabatik siqish jarayonida ishchi jism temperaturasi T₁ gacha ko‘tariladi. Bu jarayonda v₁-1-4-v₄ yuzaga son jihatidan teng bo‘lgan ish sarflanadi.
(5.9)
1-2-3-4 siklning foydali ishi siklning jarayonlaridagi ishlarning algebraik yig‘indisiga teng.
Siklning barcha jarayonlari uchun ish formulalarini qo‘shsak quyidagini hosil qilamiz:

yoki bo‘ladi. (5.10)
Ma’lumki, har qanday issiqlik mashinasining termik f.i.k. quyidagi formula yordamida aniqlanadi:
(5.11)
Bundan Karno sikli uchun:
(5.12)
2-3- va 4-1 adiabatik jarayonlar uchun:
(5.13)

nisbat o‘rinlidir.
Birinchi tenglamani ikkinchisiga bo‘lsak
(5.14)
hosil bo‘ladi.
Oxirgi nisbatni logarifmlasak
(5.15)
hosil bo‘ladi.
(5.14) formulani e’tiborga olib (5.15) formulani quyidagicha yozish mumkin:
(5.16)
(5.16) formuladan quyidagidek xulosalar qilish mumkin:
1) Karno siklining termik F.I.K. ishlatilayotgan ishchi jismning xossasiga bog‘liq bo‘lmasdan, faqat issiqlik manbalari absolyut temperaturalarining quyi va yuqori qiymatlariga bog‘liq bo‘lar ekan. (Karno teoremasi).
2) Karno siklining termik F.I.K. isitkich temperaturasi o‘sishi va sovitkich temperaturasi kamayishi bilan ortadi.
3) Karno siklining termik F.I.K. har doim birdan kichik bo‘lib, birga teng bo‘lishi mumkin emas.
Termik F.I.K. birga teng bo‘lishi uchun T₂/T₁=0, ya’ni T₁=¥ yoki T₂=0 bo‘lishi kerak. Tushunarliki, ikkala shartni ham amalga oshirib bo‘lmaydi.
4). Karno siklining termik F.I.K. T₁=T₂ bo‘lganda nolga teng, ya’ni tizimdagi barcha jismlar temperaturasi teng bo‘lsa, issiqlikni ishga aylantirib bo‘lmaydi.
Shuni esda tutish lozimki, Karno siklini termik F.I.K. ni aniqlash formulasi (5.16) faqat qaytar aylanma jarayonlar uchun to‘g‘ridir.
Ma’lumki, barcha real jarayonlar ishqalanish, issiqlik almashinish va h.k. lar tufayli qaytmasdir. Shuning uchun qaytmas Karno siklinining termik F.I.K. dan kichik bo‘ladi.
Karno siklini faqat to‘g‘ri yo‘nalishdagina emas, balki, teskari yo‘nalishda ham amalga oshirish mumkin. 5.4-rasmda Karno teskari sikli tasvirlangan.