Ciclo de Carnot

Diagrama Presión - Volume do ciclo de Carnot.

OCiclo de Carnoté unciclo termodinámicoexecutado pola Máquina de Carnot, idealizada polo enxeñeiro francésSadi Carnote que ten funcionamento apenas teórico (aínda non foi posíbel criar unha Máquina de Carnot).

Funcionando entre dúas transformaciónsisotérmicase dúasadiabáticasalternadamente, é o ciclo que presenta menor transmisión decalorpara o foco frío e ó polo tanto o que ten o maior rendemento.

O rendemento damáquinaen porcentaxe é igual a:

$\left(1-{\frac {T_{c}}{T_{h}}}\right)\times 100\%$

Onde:

$T_{c}$= Temperatura da fonte fría (en Kelvin)

$T_{h}$= Temperatura da fonte quente (en Kelvin)

A posibilidade de interconversión entre calor etraballoposúe restricións para as chamadas máquinas térmicas. OSegundo Principio da Termodinámica,elaborado en 1824 por Sadi Carnot, é enunciado da seguinte forma:

"Para haber conversión continua de calor en traballo, un sistema debe realizar ciclos entre fontes quentes e frías, continuamente. En cada ciclo, é retirada unha certa cantidade de calor da fonte quente (enerxía útil), que é parcialmente convertida en traballo, sendo o restante rexeitado para a fonte fría (enerxía disipada)"

FIG. 1 Calor Qa-Qb convertido en traballo

O rendemento dunha máquina térmica é dada polo cociente do traballo polaenerxíaútil, onde o traballo é definido pola diferenza da enerxía útil pola enerxía disipada.

Rendemento da Máquina (r)

$r={\frac {W}{Q_{a}}}$

Rendemento da Máquina en % (r)

$r=(1-{\frac {Q_{b}}{Q_{a}}})\ x100\%$

Traballo (w)

$W={Q_{a}}-{Q_{b}}$

onde:

${r}$é o rendemento;

${Q_{a}}$é a enerxía útil;

${W}$é o traballo;

${Q_{b}}$é a enerxía disipada;

O Ciclo de Carnot demostra que o maior rendemento posíbel para unha máquina térmica é o dunha máquina que realizase un ciclo de dúas transformacións adiabáticas e dúas transformacións isotérmicas, alternadas entre si, de acordo co esquema:

1) proceso isotérmico reversíbel, no cal a calor é trasladada do, ou para o reservatorio de altatemperatura;

2) proceso adiabático reversíbel, no cal a temperatura do fluído de traballo dun reservatorio a alta temperatura diminúe até o outro;

3) proceso isotérmico reversíbel, cuxa calor é trasladado do, ou para o reservatorio de menor temperatura;

4) proceso adiabático reversíbel, en que a temperatura do fluído de traballo vai aumentando desde o reservatorio (a baixa temperatura) até o outro.