Ciclo Carnot
Enviado por cesariomeca • 16 de Febrero de 2015 • 432 Palabras (2 Páginas) • 248 Visitas
Representación en un diagrama T-S
El ciclo de Carnot adopta una representación especialmente sencilla si en lugar de un diagrama pV se representa en uno TS que tiene por eje de abscisas la entropía del sistema y por eje de ordenadas la temperatura de éste.
En un diagrama TS, los procesos isotermos son simplemente rectas horizontales. Los procesos adiabáticos que, por ser reversibles, son a entropía constante, son rectas verticales. Esto quiere decir que a un ciclo de Carnot le corresponde simplemente un rectángulo, independientemente de que el ciclo sea producido actuando sobre un gas ideal o sobre cualquier otro sistema. En este diagrama el calor absorbido Qc es el área del rectángulo delimitado por el lado superior del ciclo y el eje de abscisas, mientras que el calor cedido | Qf | es el área del rectángulo definido por el lado inferior del ciclo y el eje de abscisas. El calor neto, | Qc | − | Qf| , que entra en el sistema es el área del rectángulo delimitado por el ciclo. Por el Primer Principio, este área equivale al trabajo neto efectuado por el sistema, | W | .Si en vez de una máquina de Carnot tenemos un refrigerador de Carnot, la figura es exactamente la misma, solo que se recorren en sentido opuesto.
Para un gas ideal
Puesto que son idénticos todos los rendimientos de máquinas que operen según el ciclo de Carnot, podemos emplear la que nos resulte más simple para calcular este rendimiento. El rendimiento de una máquina térmica es
En el caso del gas ideal, el calor que entra lo hace a una temperatura Tc. Es absorbido en una expansión isoterma, en la cual no varía la energía interna, ya que el gas al mismo tiempo que absorbe calor realiza trabajo sobre el ambiente
Si consideramos el criterio de signos de que el calor positivo es el que entra, tendríamos un calor de entrada negativo Qf = − Qout.
Este no puede ser el resultado final pues depende de algo específico del ciclo de gas, como son los volúmenes en los distintos estados. Si todos rendimientos de máquinas reversibles que actúan entre las mismas temperaturas son iguales debe quedarnos una función que dependa exclusivamente de Tc y Tf.
Conseguimos esto observando que el paso de Tf a Tc es una compresión adiabática, en la que la temperatura aumenta al reducirse el volumen, según la ley de Poisson. Lo que vale para el ciclo de Carnot vale para todas las máquina térmicas reversible que operan entre solo dos focos térmicos. El rendimiento, para todas ellas, es igual a
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