carnot

1) Ciclo de Carnot

Es un ciclo termodinámico ideal reversible que utiliza un gas ideal y se lleva a cabo a través de dos transformaciones  isotérmicas y dos adiabáticas entre dos fuentes de temperatura el cual se produce cuando un equipo que trabaja absorbiendo una cantidad de calor Q1 de la fuente de alta temperatura y cede un calor Q2 a la de baja temperatura produciendo un trabajo sobre elexterior.

1.1 Ciclo de Carnot.
Como todos los procesos que tienen lugar en el ciclo ideal son reversibles, le concede la propiedad de que el ciclo puede invertirse. Entonces la máquina absorbe calor de la fuente fría y cede calor a la fuente caliente, teniendo que suministrar trabajo a la máquina. Si la función de esta máquina es extraer calor de lafuente fría se denomina máquina frigorífica o refrigerador de carnot , y si es ceder calor a la fuente caliente, bomba de calor de carnot.

Tramo A-B isoterma a la temperatura T1
Tramo B-C adiabática
Tramo C-D isoterma a la temperatura T2
Tramo D-A adiabática
1.2 La representación gráfica del ciclo de Carnot en un diagrama p-V
Procesos
Para que el proceso sea térmicamente eficaz se debe tomarcalor de un foco caliente, cuya temperatura es como máximo Tc y verter el calor de desecho en el foco frío, situado como mínimo a una temperatura Tf.
Para que el ciclo sea óptimo, todo el calor absorbido debería tomarse a la temperatura máxima, y todo el calor entregado, cederse a la temperatura mínima. Por ello, el ciclo que estamos buscando debe incluir dos procesos isotermos, uno de absorciónde calor a Tc y uno de entrega a Tf.
Para conectar esas dos isotermas (esto es, para calentar el sistema antes de la absorción y enfriarlo antes de la entrega), debemos incluir procesos que no supongan un intercambio de calor con el exterior (ya que todo el intercambio se produce en los procesos isotermos). La forma más sencilla de conseguir esto es mediante dos procesos adiabáticos reversibles.Por tanto, nuestra máquina térmica debe constar de cuatro pasos:
C→D Absorción de calor Qc en un proceso isotermo a temperatura Tc.
D→A Enfriamiento adiabático hasta la temperatura del foco frío, Tf.
A→B Cesión de calor | Qf | al foco frío a temperatura Tf.
B→C Calentamiento adiabático desde la temperatura del foco frío, Tf a la temperatura del foco caliente, Tc.Ejemplo

Como ejemplo de Ciclo de Carnot consideraremos el caso de una máquina térmica compuesta por un gas ideal situado en el interior de un cilindro con un pistón. Para que el ciclo sea reversible debemos suponer que no existe fricción en el sistema y todos los procesos son cuasiestáticos.
Para un sistema de este tipo los cuatro pasos son los siguientes:

Expansión isoterma C→D
El gas se poneen contacto con el foco caliente a Tc y se expande lentamente. Se extrae trabajo del sistema, lo que provocaría un enfriamiento a una temperatura ligeramente inferior a Tc, que es compensado por la entrada de calor Qc desde el baño térmico. Puesto que la diferencia de temperaturas entre el baño y el gas es siempre diferencial, este proceso es reversible. De esta manera la temperatura permanececonstante. En el diagrama pV, los puntos de este paso están sobre una hipérbola dada por la ley de los gases ideales



Expansión adiabática D→A
El gas se aísla térmicamente del exterior y se continúa expandiendo. Se está realizando un trabajo adicional, que ya no es compensado por la entrada de calor del exterior. El resultado es un enfriamiento según una curva dada por la ley de PoissonCompresión isoterma A→B
Una vez que ha alcanzado la temperatura del foco frío, el gas vuelve a ponerse en contacto con el exterior (que ahora es un baño a temperatura Tf). Al comprimirlo el gas tiende a calentarse ligeramente por encima de la temperatura ambiente, pero la permeabilidad de las paredes permite evacuar calor al exterior, de forma que la temperatura permanece constante. Esta paso...