¿Qué es el ciclo de Carnot?
El ciclo de Carnot es un ciclo termodinámico idealizado que describe un motor térmico perfecto. Todos los motores de calor reales son aproximaciones imperfectas de la perfección teórica encarnada por el ciclo de Carnot. En el ciclo de Carnot, no toda la energía térmica se convierte en trabajo mecánico, pero una gran parte es, la mayor parte permitida por la ley física.
Un motor térmico produce trabajo a partir del diferencial de temperatura de dos depósitos. En un motor de combustión, un depósito es el calor creado dentro del motor ( fuente ), y el otro es el entorno externo ( sumidero ). El calor generado por la fuente hace que el gas dentro del cilindro se expanda, impulsando un pistón que funciona. El estado termodinámico del gas, en expansión, pero con una temperatura constante, se denomina isotérmico .
Finalmente, se elimina la fuente de calor y el gas deja de expandirse tan rápidamente. Si el calor se mantuviera encendido continuamente, el cilindro explotaría. El gas comienza a perder temperatura cuando alcanza su volumen máximo y ya no trabaja en el pistón. Esto se llama expansión adiabática del gas. Luego, el pistón invierte el curso, comprimiendo el gas, hasta que comienza a alcanzar una temperatura máxima y resistencia física debido al calor que contiene, volviendo a poner el sistema en su estado inicial. Entonces el ciclo comienza de nuevo.
Hay muchos tipos diferentes de motores térmicos. Todos trabajan en el gradiente de temperatura familiar entre una fuente y un sumidero. Para maximizar la eficiencia de los motores térmicos, deben estar bien aislados. En la mayoría de los motores utilizados hoy en día, el gas sigue siendo un gas durante todo el ciclo, pero en las máquinas de vapor, se produce un cambio de fase entre líquido y gas.
En un ciclo perfecto de Carnot, los cuatro pasos suceden muy lentamente, para minimizar la entropía, o la irreversibilidad termodinámica, creada por el proceso. En realidad, los pasos progresan rápidamente y se genera entropía, lo que significa que el ciclo no puede continuar para siempre. Las paredes del cilindro se degradan, el calor del interior del motor se pierde en un entorno externo, etc. El ciclo de Carnot se puede ejecutar en reversa para crear un refrigerador.