3.3
Ciclo de Carnot y eficiencia
La segunda ley de la termodinámica establece que ningún motor puede ser 100% eficiente.
Sadi Carnot exploró la máxima eficiencia teórica permitida por esta ley construyendo el ciclo de Carnot de un motor térmico ideal.
El ciclo comienza con un gas ideal absorbiendo calor de un depósito caliente a temperatura Th y sufriendo una expansión isotérmica mientras realiza el trabajo.
El gas se aísla entonces del depósito caliente y sufre una expansión adiabática reversible. Cuando el gas funciona, su temperatura baja a Tc.
Cuando el gas entra en contacto con el depósito frío, sufre compresión isotérmica. Se libera calor al depósito frío mientras se realiza el trabajo en el gas. Finalmente, eliminar el depósito frío provoca una compresión adiabática. A medida que continúan los trabajos en el gas, este vuelve a su estado inicial.
Como el sistema vuelve a su estado inicial, su energía interna permanece constante y el trabajo neto producido es igual al calor neto transferido durante el ciclo.
La eficiencia del motor se define como la relación entre el trabajo realizado y el calor absorbido del depósito caliente. La eficiencia también puede expresarse únicamente en términos de las temperaturas de los depósitos fríos y calientes.
La Segunda Ley de la Termodinámica sostiene que es imposible que cualquier motor térmico alcance una eficiencia del 100%. Mientras contemplaba la máxi…
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