ciclo de carnot

El ciclo de Carnot


Motores de combustión interna. Laboratorio de Física. E.U. Ingeniería Técnica de Minas y Obras Públicas (Barakaldo)
Se define ciclo de Carnot como un proceso cíclicoreversible que utiliza un gas perfecto, y que consta de dos transformaciones isotérmicas y dos adiabáticas, tal como se muestra en la figura.

La representación gráfica del ciclo de Carnot en undiagrama p-V es el siguiente

Tramo A-B isoterma a la temperatura T1
Tramo B-C adiabática
Tramo C-D isoterma a la temperatura T2
Tramo D-A adiabática
En cualquier ciclo, tenemos que obtener a partirde los datos iniciales:
La presión, volumen de cada uno de los vértices.
El trabajo, el calor y la variación de energía interna en cada una de los procesos.
El trabajo total, el calor absorbido,el calor cedido, y el rendimiento del ciclo.
Los datos iniciales son los que figuran en la tabla adjunta. A partir de estos datos, hemos de rellenar los huecos de la tabla.
Variables
A
B
C
DPresión p (atm)
pA
 
 
 
Volumen V (litros)
VA
VB
 
 
Temperatura T (K)
T1
T1
T2
T2
Las etapas del ciclo
Para obtener las variables y magnitudes desconocidas emplearemos lasfórmulas que figuran en el cuadro-resumen de las transformaciones termodinámicas.
1. Transformación A->B (isoterma)
La presión pB se calcula a partir de la ecuación del gas ideal pBVB=nRT1
Variación deenergía interna ΔUA→B=0
Trabajo WA→B=nRT1lnVBVA
Calor QA→B=WA→B
2. Transformación B->C (adiabática)
La ecuación de estado adiabática es pVγ=cte o bien, TVγ−1=cte . Se despeja Vc de la ecuación dela adiabática T1Vγ−1B=T2Vγ−1C . Conocido Vc y T2 se obtiene pc, a partir de la ecuación del gas ideal. pCVC=nRT2 .
Calor QB→C=0
Variación de energía interna ΔUB→C=ncv(T2−T1)
Trabajo WB→C=−ΔUB→C3. Transformación C->D (isoterma)
Variación de energía interna ΔUC→D=0
Trabajo WC→D=nRT2lnVDVC
Calor QC→D=WC→D
4. Transformación D-> A (adiabática)
Se despeja VD de la ecuación de la...