El ciclo de Carnot

La Segunda Ley de la Termodinámica establece que ningún motor térmico puede tener una eficiencia del 100%. Para obtener la máxima eficiencia teórica, Sadi Carnot desarrolló un hipotético motor térmico.

Dado que el trabajo se pierde en forma de calor en todos los procesos irreversibles, maximizar la eficiencia de un motor térmico significa evitar todos los procesos irreversibles.

Sin embargo, el flujo de calor a través de una caída de temperatura finita es un proceso irreversible. Por lo tanto, el intercambio de calor entre el motor y los depósitos de frío y calor debe ser isotérmico. Además, cuando su temperatura cambia, debe cambiar adiabáticamente.

En un ciclo de Carnot, se supone que el fluido de trabajo es un gas ideal. En primer lugar, experimenta una expansión isotérmica en contacto térmico con un depósito de calor a la temperatura T-h y absorbe el calor Q-h.

Luego, el fluido se expande adiabáticamente y su temperatura desciende a la temperatura del depósito frío, T-c.

A continuación, se pone en contacto con el depósito de frío a temperatura T-c y se comprime isotérmicamente, rechazando el calor Q-c.

Finalmente, el gas se aísla térmicamente y se comprime adiabáticamente para alcanzar su estado inicial a temperatura T-h, completando así el ciclo.