La Máquina De Carnot

La máquina de Carnot.

La máquina de Carnot puede pensarse como un cilindro con un pistón y una biela que convierte el movimiento lineal del pistón en movimiento circular. El cilindro contiene una cierta cantidad de un gas ideal y la máquina funciona intercambiando calor entre dos fuentes de temperaturas constantes T1 < T2. Las transferencias de calor entre las fuentes y el gas del cilindro sehace isotérmicamente, es decir, manteniendo la temperatura constante lo cual hace que esa parte del proceso sea reversible. El ciclo se completa con una expansión y una compresión adiabáticas, es decir, sin intercambio de calor, que son también procesos reversibles.
El ciclo de Carnot se puede considerar como, el ciclo de motor térmico más eficiente permitido por las leyes físicas. Mientras quela segunda ley de la termodinámica dice que no todo el calor suministrado a un motor térmico, se puede usar para producir trabajo, la eficiencia de Carnot establece el valor límite de la fracción de calor se puede usar.
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Importancia del ciclo de Carnot

La importancia del ciclo de carnot radica en que diferentes procesos termodinámicos se pueden dividir en ciclos decarnot. Básicamente el ciclo de carnot se basa en una serie de elementos, un  gas que se encuentra en un cilindro-pistón y dos fuentes de temperatura, una más elevada que la otra. En primer lugar  tenemos un gas comprimido adiabáticamente, inicialmente el cilindro-pistón está en contacto con una base térmicamente aislada, luego el gas sufre una expansión isotérmica de tal manera que comienza aabsorber calor y recibiendo  una energía Qc de la fuente de más elevada temperatura.Seguidamente el gas se expande adiabáticamente de tal manera que la temperatura va disminuyendo debido a la transferencia de calor que se da entre en cilindro-pistón y la fuente de menor temperatura. Finalmente el sistema vuelve a sus condiciones iniciales después de haber cedido energía a la fuente de menor temperatura.A continuación encontramos gráficamente este proceso.



Para que la transferencia de calor  durante el proceso sea reversible la diferencia entre la temperatura de la fuente de temperatura y el gas debe muy pequeña. Es muy importante tener en cuenta que el ciclo de carnot no solo se limita a un sistema cerrado, por lo general este ciclo es de gran importancia al igual que el ciclo deRankine en las centrales termoeléctricas. En el caso del ciclo de carnot en la central termoeléctrica se da en el momento en que el agua que es introducida en la caldera comienza a evaporarse por medio de la transferencia de calor de un combustible que está siendo quemado, esta sería la fuente de temperatura más elevada. En este proceso la temperatura d la fuente será constante y la presión del vaporen el ciclo también lo será. Enseguida el vapor pasa de la caldera a una turbina donde se expande (adiabáticamente) y produce un trabajo, aquí la temperatura y la presión disminuyen y a medida que va pasando al condensador el vapor va cediendo temperatura a la fuente de menor temperatura que en el caso de las termoeléctrica es viento o agua de menor temperatura y este vapor condensado convertidoen líquido de nuevo tiene las condiciones iniciales para repertir nuevamente el proceso.














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La máquina funciona así:

1) Expansión isotérmica: Se parte de una situación en que el gas ocupa el volumen mínimo Vmin y se encuentra a la temperatura T2 y la presión es alta. Entonces se acerca la fuente de calor de temperatura T2 al cilindro y se mantiene en contacto conella mientras el gas se va expandiendo a consecuencia de la elevada presión del gas. El gas al expandirse tiende a enfriarse, pero absorbe calor de T2 y así mantiene su temperatura constante durante esta primera parte de la expansión. El volumen del gas aumenta produciendo un trabajo sobre el pistón que se transfiere al movimiento circular. La temperatura del gas permanece constante durante esta...