Ciclo de Carnot e Eficiência

A segunda lei da termodinâmica afirma que nenhum motor pode ser 100% eficiente.

Sadi Carnot explorou a máxima eficiência teórica permitida por essa lei construindo o ciclo de Carnot de um motor térmico ideal.

O ciclo começa com um gás ideal absorvendo calor de um reservatório quente à temperatura T_h e passando por expansão isotérmica durante o trabalho.

O gás é então isolado do reservatório quente e passa por expansão adiabática reversível. À medida que o gás faz funcionamento, sua temperatura cai para T_c.

Quando o gás entra em contato com o reservatório frio, ele sofre compressão isotérmica. O calor é liberado para o reservatório frio à medida que o trabalho é feito no gás. Por fim, a remoção do reservatório frio causa compressão adiabática. À medida que o trabalho no gás continua, ele retorna ao seu estado inicial.

Como o sistema retorna ao seu estado inicial, sua energia interna permanece constante, e o trabalho líquido produzido é igual ao calor líquido transferido durante o ciclo.

A eficiência do motor é definida como a razão entre o trabalho realizado e o calor absorvido do reservatório quente. A eficiência também pode ser expressa apenas em termos das temperaturas dos reservatórios frios e quentes.