Termodinamica

La relación entre trabajo y calor trajo consigo avances en la física cuando el ingeniero físico sadi carnot considerado uno de los pioneros en la termodinámica hizo una demostración de esta en donde propuso una maquina termina la cual es más conocida como el ciclo de carnot la cual consiste en 4 procesos como lo son: reversible, isotérmicos, adiabáticos, sistema cerrado. A partir de esto infirió que las maquinas más eficaces son las que trabajan de forma reversible.

El ciclo de carnot se basa en una maquina termina que cumple un cíclico reversible utilizando un gas perfecto, este ciclo contra de 2 transformaciones isotérmicas y adiabáticas.

El rendimiento de esta máquina viene dada por la formula:

n=1 T_2/T_1

Durante una parte del ciclo el fluido realiza trabajo y durante otra se hace trabajo sobre el fluido. La diferencia entre estos dos trabajos es el trabajo neto que entrega la máquina térmica. La eficiencia del ciclo de una máquina térmica depende en gran medida de cómo se ejecute cada uno de los procesos que constituyen el ciclo. El trabajo neto y, por lo tanto, la eficiencia del ciclo, se pueden maximizar mediante procesos que requieren la mínima cantidad de trabajo y entregan lo más posible, es decir, mediante Por lo tanto, no es sorprendente que los ciclos

Más eficientes sean los reversibles, o sea, ciclos que consisten por completo en procesos reversibles.

El ciclo de carnot tiene algunas características específicas como son:

Tienen dos fuentes de energía una alta y una baja que se mantienen siempre constantes,

Todos los procesos del ciclo de carnot son reversibles porque el ciclo podrá ser inverso.

El gas debe encontrarse en su temperatura máxima al encontrarse con el foco caliente y en su temperatura mínima en el foco frio.

En el ciclo de carnot utilizamos dos teoremas los cuales son:

Primer Teorema:

El rendimiento de esta máquina que esté funcionando con dos focos términos será superior a aquella maquina que funcione entre los mismos puntos.

Según Teorema:

Cualquiera maquina que trabaje con un proceso reversible y funcione entre los mismos focos tendrá un rendimiento igual no importante la sustancia con la que este trabaja.

PROCESOS DEL CICLO DE CARNOT

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 con ella 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 parte del ciclo, por tanto no cambia su energía interna y todo el calor absorbido de T2 se convierte en trabajo.

Formula: dQ1 = dW1 >= 0 , dU1 = 0

2) EXPANSIÓN ADIABÁTICA: La expansión isotérmica termina en un punto preciso tal que el resto de la expansión, que se realiza adiabáticamente (es decir sin intercambio de calor, el cilindro se mantiene totalmente aislado de cualquier fuente de calor), permite que el gas se enfríe hasta alcanzar exactamente la temperatura

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