7/26/2019 Proceso Carnot

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CICLO CARNOT

1. descripción del proceso.

La eficiencia térmica de una máquina térmica irreversile es siempre

menor   que la de una máquina térmica reversile que funciona entre losmismos dos depósitos de calor.

Las eficiencias térmicas de dos máquinas térmicas reversiles! que

funcionan entre los mismos dos depósitos de calor son i"uales

#e dice que un proceso termodinámico es reversile! cuando acometiendo

peque$os camios en el amiente podemos conse"uir que recorra su

tra%ectoria inversa. &n la práctica es imposile! en la naturale'a todos los

procesos que ocurren son irreversiles. #in emar"o el estudio de estos

procesos es mu% (til pues nos da el valor del rendimiento má)imo que se

puede otener de una máquina.

*asándonos en la su"erencia de Lord +elvin de las escalas

termodinámicas de temperaturas! se otiene,

-t f /T A! T*0

A2*TA2T*

3e estas relaciones! se deriva la ecuación! que da como resultado la

ma%or  eficiencia que puede alcan'ar una máquina ideal de Carnot.

-t 4neto2qent 1 5 q*2q A 1 5 T*2T A

 As6! de esta manera! esta ecuación! se utili'a solo como patrón para

comparar con la eficiencia de ciclos reales! %a que esta sirve como l6mite

má)imo! pues no e)iste nin"una máquina real que pueda alcan'ar la

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eficiencia de un ciclo de Carnot. &sto se puede detallar me7or en el

dia"rama! al considerar que todo el calor de entrada se reali'a a

temperatura  má)ima constante! sin tomar en cuenta nin"una pérdida

asociada al inicio de  este proceso! sin emar"o! tamién se oservan

fallas que traen como  consecuencia "randes desventa7as para poder 

llevarlo a la práctica.

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Representaci

ón del Ciclo de Carnot

8rocesos que comprende,

✓ &)pansión Isotérmica

✓ &)pansión Adiaática

✓ Compresión Isotérmica

✓ Compresión Adiaática

&l ciclo se divide en cuatro etapas! cada una de las cuales se corresponde con una

transformación termodinámica ásica,

 

Etapa A) Expansión isotérmica

&s un proceso isotermo % por ser un "as perfecto eso 9ace que la temperatura se

manten"a constante T1.

&l "as se encuentra en un estado de equilirio inicial representado por p1! :1! T1! en el

interior del cilindro. #e produce una e)pansión isotérmica entre 1 % ;! 9asta alcan'ar 

los valores p;! :;! T1! el sistema reali'a un traa7o <1 positivo /aumenta el volumen!

lue"o es un traa7o 9ec9o por el sistema! traa7o positivo0! comunicando ener"6a al

entorno! por otro lado como la variación de ener"6a interna 9a de ser cero! toma un

calor del entorno equivalente 1,

  Etapa B) Expansión adiabática

8or ser un proceso adiaático no 9a% transferencia de calor! el "as dee reali'ar un

traa7o! elevando el émolo! para lo que el cilindro dee estar aislado térmicamente!

alcan'ándose los valores p=! :=! T;.

  Etapa C) Compresión isotérmica

&ntre los estados = % >! 9asta alcan'ar los valores p >! :>! T;! siendo el traa7o

reali'ado por el pistón. &n este caso es un traa7o de compresión /ne"ativo0! se recie

ener"6a del entorno en forma de traa7o % se cede una ener"6a equivalente en forma

de calor,

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  Etapa D) Compresión adiabática

#e alcan'an de nuevo los valores p1! :1! T1 sin transferencia de calor con el e)terior.

Consideramos a9ora el efecto "loal del ciclo.

• &l traa7o neto < reali'ado durante el ciclo por el sistema será el representado

por la superficie encerrada en el tra%ecto 1?;?=?>?1.

• La cantidad neta de ener"6a calor6fica reciida por el sistema será la diferencia

entre ; % 1.

8ara calcular el rendimiento de un ciclo de Carnot se emplea la misma e)presión

mencionada anteriormente,

 

&n la práctica es muc9o más dif6cil otener los valores de los calores trase"ados que

los valores de la temperatura /en "rados +elvin0 de los dos focos! que se conocen por 

la lectura de un termómetro! % se puede considerar que la transmisión de calor es

proporcional a las temperaturas de amos focos sin que se cometa un error apreciale

/recuerda que son "ases perfectos % que la variación de ener"6a interna es función

e)clusiva de la variación de temperatura0 por lo que se puede escriir,

 

@ por lo tanto se puede e)presar el rendimiento como,

 

&l rendimiento de este tipo de máquinas será ma%or cuanto ma%or sea la diferencia

entre las temperaturas del foco caliente T1 % el foco fr6o T;.

&)isten otros ciclos termodinámicos que tamién poseen el rendimiento má)imo

aunque se utili'an muc9o menos que el de Carnot.