fisica

Ciclo de Carnet
En principio, cualquier ciclo termodinámico se puede
utilizar para diseñar una máquina o un refrigerador,
según el sentido en el que se recorra el ciclo. Puesto que,
según elenunciado del Segundo Principio ninguna
máquina puede tener rendimiento 100%, es importante
saber cuál es el máximo rendimiento posible entre dos
focos determinados. Como veremos, el ciclo de Carnet proporciona ese límite superior entre dos focos. Este
ciclo es una idealización ya que está constituido por
transformaciones reversibles: el intercambio de calor de
la sustancia de trabajo con losfocos se produce a través
de isotermas y las variaciones de temperatura de forma
adiabática, para que no haya pérdidas de calor.
A continuación estudiaremos este ciclo para máquinas y
pararefrigeradores, considerando siempre que la
sustancia de trabajo es un gas ideal.

Máquina de Carnot
En una máquina el ciclo se recorre en sentido horario para
que el gas produzca trabajo. Lastransformaciones que
constituyen el ciclo de Carnot son:
Expansión isoterma (1-2): al gas absorbe una cantidad
de calor Q1manteniéndose a la temperatura del foco
caliente T1.
Expansión adiabática (2-3):el gas se enfría sin pérdida
de calor hasta la temperatura del foco frío T2.
Compresión isoterma (3-4): el gas cede el calor Q2 al
foco frío, sin variar de temperatura.
Compresión adiabática (4-1):el gas se calienta hasta
la temperatura del foco caliente T1, cerrando el ciclo.

Calculando el trabajo en las transformaciones
isotermas:

y dividiendo entre sí las expresiones de lasvariables de estado en las
adiabáticas obtenemos la siguiente relación para los volúmenes:

El rendimiento para una máquina de Carnot será entonces:

Es decir, sólo depende de las temperaturas de losfocos. Este
rendimiento es mayor cuanto mayor sea la diferencia de
temperaturas entre los focos y es siempre menor que uno, ya que
ni T2 puede ser nula ni T1 infinito.
Refrigerador de Carnot
El...