Ciclo de Carnot e Ciclo de Carnot Inverso

Ciclo de Carnot

O ciclo de Carnot é un ciclo termodinámico coa mellor eficiencia posible. O ciclo de Carnot transforma a enerxía dispoñible na forma de calor para producir procesos útiles reversibles-adiabáticos (isotérmicos) e outros.

A eficiencia do motor de Carnot é unha menos o cociente da temperatura do reservatorio térmico quente á temperatura do reservatorio frío. O ciclo de Carnot é coñecido por establecer o estándar máis alto de eficiencia que calquera ciclo ou motor pode lograr.

Trabállase co fluido de traballo durante a primeira parte do ciclo e fácese traballo no fluido de traballo durante a segunda parte do ciclo. A diferenza entre os dous é o traballo neto realizado.

A eficiencia do ciclo pódese maximizar utilizando os procesos que requiren a menor cantidade de traballo e entregan o máximo utilizando procesos reversibles. Practicamente, non se poden lograr ciclos reversibles debido á irreversibilidade asociada con cada proceso que non se pode eliminar.

Os refrigeradores e motores térmicos que funcionan en ciclos reversibles consideranse como modelos para comparar os motores térmicos e refrigeradores reais. No desenvolvemento do ciclo real, o ciclo reversible serve como punto de partida e modifícase para cumprir o requisito.

O ciclo de Carnot está composto por catro procesos reversibles (2 nos. reversibles-isotérmicos e 2 nos. reversibles-adiabáticos) que son os seguintes:

O ciclo de Carnot demostrase a continuación a través do exemplo relevante do pistón:
PASO 1 – 2
(Expansión isotérmica reversible, Th = Constante)

TH é a temperatura inicial do gas e tamén a temperatura do reservatorio, está en contacto próximo coa cabeza do cilindro.

A temperatura do gas desce cando o gas se expande e a mesma mantense constante transfirindo calor infinitesimal (dT) do reservatorio ao gas.
A cantidade de calor transferida durante o proceso ao gas é Qh

PASO 2 – 3
(Expansión adiabática reversible, descenso de temperatura de TH a TL)

O sistema tornase adiabático cando o reservatorio de calor substitúese por aislamento. Durante este proceso, a temperatura do gas desce de Tl a Th.

Este proceso chámase reversible e tamén adiabático (nota que termodinámica de enxeñaría ten unha definición específica para sistemas e procesos).

PASO 3 – 4
(Compresión isotérmica reversible, Tl = constante)

No paso 3, o sumidero de calor substitúe o aislamento da cabeza do cilindro a temperatura Tl. Cando unha forza externa empuxa o pistón cara dentro para facer traballo sobre o gas, a temperatura do gas aumenta.

Pero a temperatura do gas manteuse constante rexeitando o calor ao sumidero. A cantidade de calor rexeitado durante o proceso é Ql.
PASO 4 – 1
(Compresión adiabática reversible, aumento de temperatura de Tl a Th)

O sumidero de enerxía substitúese por aislamento e a temperatura do gas aumenta de Tl a Th durante o proceso de compresión.

Traballo Neto Realizado

O traballo realizado polo gas durante o proceso de expansión é a área baixo a curva 1-2-3.
O traballo realizado no gas durante o proceso de compresión é a área baixo a curva 3-4-1

Así, o traballo neto realizado é dado pola área baixo o camiño 1-2-3-4-1.

Importancia do Ciclo de Carnot

A eficiencia do motor térmico depende da temperatura máxima e mínima do ciclo:
Carnot afirma que a eficiencia do motor térmico é independente do tipo de fluido e só depende das temperaturas máxima e mínima durante o ciclo.

Así, a eficiencia do motor térmico é maior cando opera a temperaturas de vapor superaquecido.
Ciclo de Carnot e segunda lei da termodinámica:

O ciclo de Carnot demostrou claramente que o calor absorbeuse dunha fonte de alta temperatura chamada reservatorio e o calor rexeitouse ao sumidero. Este feito converteuse na base para a segunda lei da termodinámica. Pero é necesario traballo externo para mover o calor na dirección inversa.

Ciclo de Carnot Inverso

Ciclo de Carnot é un ciclo reversible, e converteuse no ciclo de refrixe de Carnot cando o proceso invértese. A dirección das interaccións de calor e traballo invertonse completamente, así
Así,

• Calor absorbido do reservatorio de baixa temperatura é Ql

• Calor rexeitado ao reservatorio de alta temperatura é Qh

• Traballo realizado é Wnet-in

Ciclo de Carnot inverso é o mesmo que o convencional Ciclo de Carnot, excepto pola dirección dos procesos.

História do Ciclo de Carnot

O ciclo de Carnot denomínase así por “N. L. Sadi Carnot” que o inventou en 1824. Sadi Carnot concébese como o fundador da termodinámica por descubrir a relación entre calor e traballo. Carnot foi un dos primeiros en recoñecer que o calor é esencialmente traballo nunha forma diferente.

Declaración: Respetar o orixinal, artigos boas méritos de compartir, se hai infracción póñase en contacto para eliminar.