Significado | Concepto | Definición:

El ciclo de calor de Carnot, más propiamente llamado ciclo de Carnot , es un ciclo termodinámico idealizado que se utiliza para determinar la máxima eficiencia posible para un motor térmico que opera entre dos temperaturas dadas. Se utiliza con fines teóricos, pero en realidad no puede funcionar en sistemas físicos. Aunque, en teoría , un motor podría construirse operando cerca de la máxima eficiencia, la transferencia de calor en el ciclo es demasiado lenta para que sea un sistema práctico. El principal valor del ciclo de Carnot radica en establecer la máxima eficiencia para otros tipos de motores térmicos.

Mujer sosteniendo un libro

Se hacen dos suposiciones al construir el ciclo de calor de Carnot, para darle la máxima eficiencia posible: todos los procesos son reversibles y no hay cambio en la entropía . Un proceso reversible es aquel que puede volver a su estado original sin pérdida de energía. La entropía es la cantidad de energía en un sistema que no está disponible para realizar un trabajo. Según la segunda ley de la termodinámica , la cantidad de entropía en un sistema debe aumentar o permanecer igual cuando ocurre un proceso. Ninguno de estos supuestos puede cumplirse en condiciones naturales, pero son útiles para determinar la eficiencia máxima.

Cuatro procesos se repiten en un ciclo de calor de Carnot. La primera es una expansión isotérmica . “Isotermo” significa que la temperatura permanece igual durante todo el proceso. El volumen aumenta y la presión disminuye durante esto, y se agrega energía al sistema.

El siguiente proceso se conoce como expansión adiabática . En los procesos adiabáticos, el sistema no gana ni pierde calor. Los cambios de temperatura ocurren debido a cambios de presión y volumen. Para este paso en particular, se reduce la presión y se aumenta el volumen para disminuir la temperatura.

El tercero es una compresión isotérmica . La presión aumenta y el volumen disminuye durante este proceso, y la energía se elimina del sistema. Finalmente, se realiza una compresión adiabática para devolver el sistema a su estado original. Se aumenta la presión y se disminuye el volumen para aumentar la temperatura.

Debido a la suposición de que no hay ningún cambio en la entropía durante el ciclo de Carnot, podría realizarse de manera interminable y mantener la misma cantidad de energía cada vez que regresara a su estado original. Sin embargo, todavía hay algo de entropía incluso en este sistema idealizado, lo que significa que no puede ser 100% eficiente. La eficiencia real de un ciclo de calor de Carnot se puede calcular utilizando sus temperaturas máxima y mínima, en la escala de temperatura absoluta o Kelvin (K). En esta ecuación, la temperatura mínima se resta de la máxima y luego este número se divide por la temperatura máxima.