La Fortuna

El ciclo de Carnot representado en los pasos sucesivos del mecanismo propuesto por las trayectorias termodinámicas se muestra en la Figura 72.

UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CURSO: 201015 – TERMODINÁMICA

Figura 72: Representación gráfica de un pistón que sigue la trayectoria del ciclo de Carnot.

La explicación de los pasos que constituyen el ciclo es la siguiente:

 El pistón que encierra el gas a P1, V1 se desplaza cuando absorbe calor Q1 del foco que está a la temperatura T1 (trayectoria isotérmica T1). El desplazamiento se efectúa hasta llegar al punto 2 (P2, V2).

 En este momento se quita el contacto diatérmico con el foco y el pistón, por efecto de la inercia, continuará haciendo su expansión, pero en este caso adiabática (sin intercambio de calor) hasta llegar al punto 3 (P3, V3). Es obvio que la expansión adiabática ocasiona una disminución de la energía interna del gas, produciendo una disminución de la temperatura del mismo al llevarla de T1 a T2.

 En el punto 3 el cilindro se pone en contacto con el foco a temperatura T2 y lentamente este le va quitando calor, Q2 lo que se traducirá en una compresión isotérmica, esto es en una reducción de volumen para llevarlo al punto 4 (P4, V4).

 La inercia que trae el pistón al llegar al punto 4, es aprovechada para retirar el foco de T2 y hacer una compresión adiabática Q = O, la cual se traducirá en un aumento de energía interna ΔU manifestada por el paso de la temperatura T2 a T1, punto en el cual el sistema termodinámico vuelve a las condiciones iniciales y completa su ciclo.

Después de estudiar el ciclo nos queda por calcular la cantidad de trabajo realizado por el sistema hacia los alrededores. Obviamente la diferencia de energía, calor ganado menos calor cedido, será la cantidad de trabajo -W realizada por el sistema o motor térmico. Por consiguiente, tenemos:

El primer principio de la termodinámica:

Por ser un proceso cíclico:

Luego: ∮

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