Term. 2 carnot
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Ciclo de
Carnot
El ciclo de Carnot es un ciclo
termodinámico ideal y reversible, entre
dos fuentes de temperatura, en el cual
el rendimiento es máximo.
Una máquina térmica que realiza
este ciclo se denomina máquina de
Carnot. Estas máquinas trabajan
absorbiendo una cantidad de calor Q1
de la fuente de alta temperatura y cede
un calor Q2 a la de baja temperatura
produciendo un trabajo sobre el exterior.
T1
T2
Q1
Q2
W
El rendimiento viene definido, como en todo ciclo,
por:
El η es mayor cuanto mayor sea T1 y menor sea
T2 . Una caldera de calefacción tiene mejor rendimiento
en invierno que en verano.
Es un ciclo teórico (ideal), no se puede ejecutar físicamente.
En un motor de gasolina (si el ciclo fuera
reversible), podríamos mover el cigüeñal introduciendo
los gases del tubo de escape y sintetizar la gasolina.
T2
= 1−
T1
El ciclo de Carnot consta
de 4 procesos:
a) Expansión isotérmica
(Proceso 1~2)
b) Expansión adiabática
(Proceso 2~3)
c) Compresión isotérmica
(Proceso 3~4)
d) Compresión adiabática
(Proceso 4~1
El fluido toma calor del foco caliente Q1, el gas se expande ΔV y realiza trabajo. a T=cte.
ΔU=0 Q=W
Todo el calor transferido es convertido en trabajo:
Expansión isotérmica
(Proceso 1~2)
0 = U12 = Q12 – W12
Q12 = W12
W12 > 0
Expansión adiabática
(Proceso 2~3 )
El fluido realiza trabajo, ΔV
aumentando su volumen y
disminuye su temperatura de T1
a T2. Al enfriarse disminuye su
energía interna, con lo que
utilizando un razonamiento
análogo al anterior proceso:
Q23 = cte.
∆U23 < 0
∆U = Q - W
∆U = - ∆W
W23 > 0
Compresión isotérmica
(Proceso 3~4)
El fluido cede calor Q2 al foco frio.
Al no cambiar la temperatura tampoco lo hace la energía interna, y la cesión de calor implica que hay que hacer un trabajo sobre el sistema disminuyendo el Volumen.
T34 = cte.
Q34 < 0
∆U23 = 0∆U = Q - W
Q34 = W34
Q34 < 0
W34 < 0
Compresión adiabática
(Proceso 4~1)
El fluido recibe trabajo
disminuyendo su
volumen, y aumentando
su temperatura de T2 a
T1. La energía interna aumenta y el calor es
nulo.
Q41 = cte.
∆U41 < 0
∆U = Q - W
∆U41 = - ∆W41
W41 < 0
