Termofysiikan perusteet, Ismo Napari ja Hanna Vehkamäki, 2013.

4.4. IDEAALIKAASUKONEITA (5.2) 39eli Carnot’n koneen hyötysuhde. Tulos pätee riippumatta siitä, mitä työainettaCarnot’n kone käyttää. Jotta kone olisi Carnot’n kone, sen on otettava lämpöätietyssä vakiolämpötilassa ja luovuttettava sitä toisessa vakiolämpötilassa.Otto-kiertoprosessi, jota seuraavaksi tarkastellaan, on esimerkki koneesta jossanäin ei ole.Tässä on huolettomasti käytetty merkintää T lämpötilalle, vaikka itse asiassakyseessä on ideaalikaasulämpötila θ (huomaa, että lämpötila-asteikkoonviittaava yleinen kaasuvakio supistuu lopputuloksista pois). Yhtälöt (4.8) ja(4.14) kuitenkin osoittavat, että Carnot’n koneen ottaman ja luovuttamanlämpömäärän suhdetta kuvaavat samanmuotoiset yhtälöt∆Q 1∆Q 2= T 1T 2= θ 1θ 2. (4.15)Asteikkojen ero on vain niiden skaalauksessa. Jos valitaan, että ne yhtenevätveden kolmoispisteessä 273,16 K, vastaavat ideaalikaasu- ja kelvinlämpötilatlukuarvoiltaan toisiaan.4.4.2 Otto-kiertoprosessiOtto-prosessi on polttomoottorin teoreettinen perusta. Polttomoottoria kehittisaksalainen Nikolaus Otto (1832–1891). Otto-prosessi koostuu vuorottaisistaadiabaattisista ja isokoorisista vaiheista (kuva 4.8), työaineena jälleen ideaalikaasu:•Vaihe 1 → 2: adiabaattinen puristus, ∆Q 12 = 0.•Vaihe 2 → 3: isokoorinen paineen kasvu, ∆W 23 = 0. Ensimmäisestäpääsäännöstä∆Q 23 = ∆U =∫ T3T 2C V dT = C V (T 3 − T 2 ).Ideaalikaasun isokoorisen tilanyhtälön (3.39) mukaisesti vaiheen päätepisteissäP 3T 3= P 2T 2. (4.16)Koska P 3 > P 2 , nähdään yhtälöstä (4.16), että T 3 > T 2 . Siten ∆Q 23 > 0.•Vaihe 3 → 4: adiabaattinen laajeneminen, ∆Q 34 = 0.•Vaihe 4 → 1: isokoorinen paineen aleneminen, ∆W 41 = 0, ∆Q 41 =C V (T 1 − T 4 ). Vaiheen päätepisteissäP 4T 4= P 1T 1,ja koska P 4 > P 1 , on T 4 > T 1 ja ∆Q 41 < 0.Systeemin tekemä kokonaistyö kiertoprosessissa on∆W = ∆Q 23 + ∆Q 41 = C V (T 3 − T 2 + T 1 − T 4 )