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Etapas del ciclo de Carnot.

El ciclo de Carnot consta de cuatro etapas: dos procesos isotermos (a temperatura constante) y dos adiabáticos (aislados térmicamente). Las aplicacionesdel Primer principio de la termodinámica están escritos acorde con el Criterio de signos termodinámico.


- Expansión isoterma: Se parte de una situación en que el gas se encuentra al mínimo volumendel ciclo y a temperatura T1 de la fuente caliente. En este estado se transfiere calor al cilindro desde la fuente de temperatura T1, haciendo que el gas se expanda. Al expandirse, el gas tiende aenfriarse, pero absorbe calor de T1 y mantiene su temperatura constante. Al tratarse de un gas ideal, al no cambiar la temperatura tampoco lo hace su energía interna, y despreciando los cambios enla energía potencial y la cinética, a partir de la 1ª ley de la termodinámica vemos que todo el calor transferido es convertido en trabajo:

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Desde el punto de vista de la entropía, éstaaumenta en este proceso: por definición, una variación de entropía viene dada por el cociente entre el calor transferido y la temperatura de la fuente en un proceso reversible:



 [pic].Como el proceso es efectivamente reversible, la entropía aumentará [pic]



- Expansión adiabática: La expansión isoterma termina en un punto tal que el resto de la expansión pueda realizarsesin intercambio de calor. A partir de aquí el sistema se aísla térmicamente, con lo que no hay transferencia de calor con el exterior. Esta expansión adiabática hace que el gas se enfríe hastaalcanzar exactamente la temperatura T2 en el momento en que el gas alcanza su volumen máximo. Al enfriarse disminuye su energía interna, con lo que utilizando un razonamiento análogo al anterior proceso:[pic]



Esta vez, al no haber transferencia de calor, la entropía se mantiene constante: [pic]



- Compresión isoterma: (3 → 4) Se pone en contacto con el sistema la...