Física

Ciclo de Carnot


Hasta mediados del siglo XIX, se creía que era posible construir una máquina térmica ideal, que pudiera transformar toda la energía suministrada en trabajo, obteniendo un rendimiento total (100%).

Para demostrar que esto no sería posible, el ingeniero francés Nicolas Carnot (1796-1832) propuso una máquina térmica teórica que se comportó como una máquina de rendimiento completo, estableciendo un ciclo de rendimiento máximo, que luego se denominó Ciclo de Carnot.

Este ciclo consistiría en cuatro procesos, independientemente de la sustancia:

  • Una expansión isotérmica reversible. El sistema recibe calor de la fuente de calefacción (L-M)
  • Una expansión adiabática reversible. El sistema no intercambia calor con fuentes térmicas (M-N)
  • Compresión isotérmica reversible. El sistema emite calor a la fuente de enfriamiento (N-O)
  • Compresión adiabática reversible. El sistema no intercambia calor con fuentes térmicas (O-L)

En una máquina Carnot, la cantidad de calor suministrada por la fuente de calentamiento y la cantidad dada a la fuente de enfriamiento es proporcional a sus temperaturas absolutas, de la siguiente manera:

Por lo tanto, el rendimiento de una máquina Carnot es:

y

Logotipo:

Ser:

= temperatura absoluta de la fuente de enfriamiento

= temperatura absoluta de la fuente de calentamiento

Por lo tanto, se concluye que para una eficiencia del 100%, todo el calor proveniente de la fuente de calentamiento debe convertirse en trabajo, ya que la temperatura absoluta de la fuente de enfriamiento debe ser de 0K.

De esto se deduce que el cero absoluto no es posible para un sistema físico.

Ejemplo:

¿Cuál es el rendimiento máximo teórico de una máquina de vapor cuyo fluido entra a 560 ° C y sale del ciclo a 200 ° C?



Video: Ciclo de Carnot, parte I (Junio 2021).