Clase Electrónica Semana N°02: Ciclo de Carnot
Clase electrónica semana N° 02
Asistencia desde el 10/10/2010 hasta el 17/10/2010. Recuerden colocar Nombre, Apellido, C.I y SECCIÓN. Los comentarios en este blog están bajo moderación, es decir, yo los reviso antes de ser publicados. Si su asistencia es publicada, tenga la seguridad que ya la valide.
Ciclos de Potencia: Ciclo de Carnot
Dos importantes áreas de aplicación de la termodinámica son la generación de potencia y refrigeración. Ambas se llevan a cabo por sistemas que operan mediante un ciclo termodinámico. Estos ciclos pueden ser divididos en dos categorías generales: ciclos de potencia y ciclos de refrigeración.
Los dispositivos o sistemas empleados para producir una salida de potencia neta reciben el nombre de maquinas, y los ciclos termodinámico en los que opera se denominan ciclos de potencia.
El Ciclo de Carnot
Un motor de Carnot es un dispositivo ideal que describe un ciclo de Carnot. Trabaja entre dos focos, tomando calor Q1 del foco caliente a la temperatura T1, produciendo un trabajo W, y cediendo un calor Q2 al foco frío a la temperatura T2. En un motor real, el foco caliente está representado por la caldera de vapor que suministra el calor, el sistema cilindro-émbolo produce el trabajo y se cede calor al foco frío que es la atmósfera.
Motor de Carnot
El ciclo de Carnot: es el ciclo con mayor eficiencia entre dos límites específicos de temperatura y opera reversiblemente. Esta compuesto por dos procesos o etapas isotermas (temperatura constante) conectado a dos etapas adiabáticas (no hay trasferencia de energía). Este ciclo opera de la siguiente manera:
Dispositivo cilindro-embolo
La representación gráfica del ciclo de Carnot en un diagrama p-V y T-s es el siguiente:
Aunque el ciclo y motor de Carnot, son imposibles de realizar en la práctica, son muy útiles a la hora de estudiar y entender el rendimiento térmico de los ciclos ideales y reales. Ya que si analizamos los valores del calor que entra y que sale en el motor de Carnot, se demuestra que la expresión del rendimiento se transforma en:
Eficiencia térmica
y de esta expresión se deducen dos consecuencias:
1. El rendimiento de Carnot sólo depende de las temperaturas máxima y mínima que se alcanzan en el ciclo.
2. El rendimiento es tanto mayor cuanto más elevada es la temperatura alta y cuanto menor es la temperatura baja (para cualquier ciclo real o ideal).
Para validar su asistencia responda la siguiente pregunta:
1. Explique detalladamente los cuatro procesos o etapas del ciclo de Carnot.
Referencias consultadas:
1. Cengel Y. y Boles M. (2002). "Termodinámica". Mc Graw Hill, 5ta edición.
2. Juan José, "Laboratorio de Química" [pagina web], consultado el 10/10/2010, disponible en: http://labquimica.wordpress.com/2008/05/15/ciclo-de-carnot/
3. Wilber Ferrer González, "Ciclos Térmicos" [blog en línea], consultado el 10/10/2010, disponible en: http://ciclostermicos.blogspot.com/

Palma Dulce dijo
Palma Dulce. C.I: 16.722.413. seccion 001-D. Ing. Petroquimica VI sem.
Explique detalladamente los cuatro procesos o etapas del ciclo de Carnot.
1- Expansion Isotermica
2- Expansion Adiabatica
3- comprension Isotermica
4- comprension Adiabatica
1. Expansión isotermica: (proceso 1 → 2) Se parte de una situación en que el gas se encuentra al mínimo volumen del ciclo y a temperatura T1 de la fuente caliente. En este estado se transfiere calor al cilindro desde la fuente de temperatura T1, haciendo que el gas se expanda. Al expandirse, el gas tiende a enfriarse, pero absorbe calor de T1 y mantiene su temperatura constante.
Como el proceso es efectivamente reversible, la entropía aumentará S12= Q12/T1 > 0
2.Expansión adiabática: (proceso 2 → 3) La expansión isoterma termina en un punto tal que el resto de la expansión pueda realizarse sin intercambio de calor. A partir de aquí el sistema se aísla térmicamente, con lo que no hay transferencia de calor con el exterior. Esta expansión adiabática hace que el gas se enfríe hasta alcanzar exactamente la temperatura T2 en el momento en que el gas alcanza su volumen máximo.
Esta vez, al no haber transferencia de calor, la entropía se mantiene constante: S23 = 0
3.Compresión isotermica: (proceso 3 → 4) Se pone en contacto con el sistema la fuente de calor de temperatura T2 y el gas comienza a comprimirse, pero no aumenta su temperatura porque va cediendo calor a la fuente fría. Al no cambiar la temperatura tampoco lo hace la energía interna, y la cesión de calor implica que hay que hacer un trabajo sobre el sistema.
Al ser el calor negativo, la entropía disminuye: S34 = Q34/T2 < 0
4. Compresión adiabática: (proceso 4 → 1) Aislado térmicamente, el sistema evoluciona comprimiéndose y aumentando su temperatura hasta el estado inicial. La energía interna aumenta y el calor es nulo, habiendo que comunicar un trabajo al sistema.
Al ser un proceso adiabático, no hay transferencia de calor, por lo tanto la entropía no varía: S41 =0
Bibliografias consultadas:
http://quimera.ugto.mx/examenes/CARNOT.htm
Jesús Biel Gayé: Formalismos y Métodos de la Termodinámica, Vol. 1. Editorial Reverté.
10 Octubre 2010 | 11:40 PM