A termodinamika a fizika egyik ága, amely egy rendszer energiájával és munkájával foglalkozik.A termodinamika egy rendszer nagy léptékű reakcióival foglalkozik, amelyeket kísérletekben megfigyelhetünk és mérhetünk.Aerodinamikusokként leginkább a hajtóművek és a nagy sebességű áramlások termodinamikája érdekel bennünket.Ahhoz, hogy megértsük, hogyan működik egy hajtómű, meg kell vizsgálnunk a gázok alapvető termodinamikáját.
A gázoknak különböző tulajdonságai vannak, amelyeket érzékszerveinkkel megfigyelhetünk, beleértve a gáznyomást p, a hőmérsékletet T, a tömeget és a gázt tartalmazó V térfogatot.A gondos tudományos megfigyelés megállapította, hogy ezek a változók kapcsolatban állnak egymással, és e tulajdonságok értékei határozzák meg a gáz állapotát.Egy termodinamikai folyamat, mint például a gáz felmelegítése vagy összenyomása, a termodinamika törvényei által leírt módon megváltoztatja az állapotváltozók értékeit. A gáz által végzett munka és a gáznak átadott hő függ a gáz kezdő és végállapotától, valamint az állapot megváltoztatására használt folyamattól.
Elképzelhető olyan folyamatok sorozata, amelyek során az állapot minden egyes folyamat során megváltozik, de a gáz végül visszatér az eredeti állapotába. Az ilyen folyamatok sorozatát ciklusnak nevezzük, és ez képezi a motorok megértésének alapját. A Carnot-ciklus az egyik alapvető termodinamikai ciklus, amelyet ezen a weboldalon ismertetünk. A Carnot-ciklus különböző folyamatainak ábrázolására ap-V diagramot fogunk használni. A ciklus egy gázzal kezdődik, amely az ábrán sárga színű, és amely egy kék színű hengerbe van zárva. A henger térfogatát egy mozgó piros dugattyú változtatja,a nyomást pedig a dugattyúra helyezett súlyok változtatják. Két hőforrásunk van; a piros névlegesen 300 fokos, a lila pedig 200 fokos. Kezdetben a gáz az 1-es állapotban van, magas hőmérsékleten,nagy nyomáson és kis térfogaton.
- A gázon végzett első folyamat az izotermikus tágulás. A 300 fokos hőforrást érintkezésbe hozzuk a palackkal, és a súlyt eltávolítjuk, ami csökkenti a gázban lévő nyomást. A hőmérséklet állandó marad, de a térfogat növekszik. Az 1. állapotból a 2. állapotba történő átmenet során a hőmérséklet fenntartása érdekében a hőforrásból hő kerül a gázba. Megjegyezzük a Q1 által a gázba történő hőátadást.
- A gázon végzett második folyamat az adiabatikus tágulás. Az adiabatikus folyamat során nem adunk át hőt a gáznak. Súlyt távolítunk el, ami csökkenti a gázban lévő nyomást. A hőmérséklet csökken, a térfogat pedig nő, mivel a gáz kitágul, hogy kitöltse a térfogatot. A 2. állapotból a 3. állapotba történő átmenet során nem adódik át hő.
- A gázon végzett harmadik folyamat az izotermikus sűrítés. A 200 fokos hőforrást érintkezésbe hozzuk a palackkal, és súlyt adunk hozzá, ami megnöveli a gázban lévő nyomást. A hőmérséklet állandó marad, de a térfogat csökken. A 3. állapotból a 4. állapotba történő átmenet során a hőmérséklet fenntartása érdekében a gázból hő kerül át a hőforrásba. Megjegyezzük a Q2 által a gázból történő hőátadást.
- A gázon végzett negyedik folyamat az adiabatikus kompresszió. Súlyt adunk hozzá, ami megemeli a nyomást a gázban. A hőmérséklet nő, a térfogat pedig csökken, ahogy a gáz összenyomódik. A 4. állapotból az 1. állapotba történő folyamat során nem történik hőátadás.
A negyedik folyamat végén a gáz állapota visszatért az eredeti állapotába, és a ciklus tetszőlegesen gyakran megismételhető. A ciklus során a gáz W munkát termelt, és a munka mennyisége megegyezik a folyamatgörbék által bezárt területtel.A termodinamika első törvénye alapján a termelt munka mennyisége megegyezik a folyamat során átadott nettó hővel:
W = Q1 – Q2
A Carnot-ciklus motorként működött, a folyamatok során a gázba átadott hőt hasznos munkává alakította. Egy hasonlóBrayton-ciklusmagyarázza, hogyan működik egy gázturbinás motor, és egyOtto-ciklusmagyarázza, hogyan működik egy belsőégésű motor.
Tevékenységek:
Tárlatvezetés
Navigáció.. 
A kezdők útmutatója Főoldal.