Ciclo de Carnot

El rendimiento de un determinado ciclo depende de la forma que se presenta el ciclo.

El físico francés Sadi Nicolas Carnot (1796-832) demostró que existe u ciclo ideal, al que se le dio el nombre de ciclo de Carnot.

La importancia de este ciclo es el de mayor rendimiento de entre aquellos ciclos que trabajan entre las mismas temperaturas.

El ciclo de Carnot costa de cuatro etapas:

– Expansión isoterma. El gas se expande a temperatura constante, , absorbiendo del foco caliente una cantidad de calor . Por ser la transformación isoterma, el calor absorbido se transforma íntegramente en trabajo mecánico.

– Expansión adiabática. Se deja de suministrar calor al sistema, que sigue expandiéndose, pero de forma adiabática. En consecuencia, el trabajo se produce a costa de la energía interna, con lo que el sistema disminuye de temperatura, hasta alcanzar un valor , verificándose que .

– Compresión isoterma. El gas se comprime isotérmicamente, con lo que se produce una cantidad de calor , que es absorbido por el foco frío, cuya temperatura es . Por ser la transformación isoterma, el trabajo consumido en comprimir el gas se transforma íntegramente en calor.

– Compresión adiabática. El sistema deja de desprender calor y sigue comprimiéndose, pero adiabáticamente.  En consecuencia, el trabajo efectuado por el gas se emplea en aumentar su energía interna, con lo que la temperatura se eleva hasta alcanzar de nuevo el valor  reiniciándose el ciclo. Se demuestra que el rendimiento del ciclo de Carnot, que trabaja entre las temperaturas  es: