Ciclo de Carnot

El ciclo de motor t�rmico mas eficiente es el ciclo de Carnot, consistente en dos procesos isot�rmicos y dos procesos adiab�tico. El ciclo de Carnot se puede considerar como, el ciclo de motor t�rmico mas eficiente permitido por las leyes f�sicas. Mientras que la segunda ley de la termodin�mica dice que no todo el calor suministrado a un motor t�rmico, se puede usar para producir trabajo, la eficiencia de Carnot establece el valor l�mite de la fracci�n de calor que se puede usar.

Con el fin de acercarse a la eficiencia de Carnot, los procesos que intervienen en el ciclo del motor de calor deben ser reversibles y no implican cambios en la entrop�a. Esto significa que el ciclo de Carnot es una idealizaci�n, ya que no hay procesos de motores reales que sean reversibles y todos los procesos f�sicos reales implican un cierto aumento de la entrop�a.

Para = K = K la eficiencia de Carnot es %

Las temperaturas en la expresi�n de la eficiencia de Carnot deben darse en �Kelvins. Para otras escalas de temperaturas, se aplican las siguientes conversiones:

=K = °C = °F

=K = °C = °F

El valor conceptual del ciclo de Carnot es que, establece la m�xima eficiencia posible para un ciclo de motor operando entre T_H y T_C. No es un ciclo de motor pr�ctico, porque la transferencia de calor en el motor en el proceso isot�rmico es demasiado bajo para ser un valor pr�ctico. Como dice Schroeder "no se moleste en instalar una m�quina de Carnot en su coche; adem�s de que aumentar�a el consumo de gasolina en la carretera, ser�a adelantado por los peatones".

Entrop�a y el Ciclo de Carnot

La eficiencia de un ciclo de motor t�rmico, est� dado por Para el caso ideal del ciclo de Carnot, esta eficiencia se puede escribir

Usando juntas estas dos expresiones

Si tomamos Q para representar el calor a�adido al sistema, entonces el calor tomado del sistema tendr� un valor negativo. Para el ciclo de Carnot

que se puede generalizar como una integral alrededor de un ciclo reversible

Teorema de Clausius

Para cualquier parte del ciclo de motor t�rmico, se puede usar esto para definir el cambio en la entrop�a S del sistema

o en forma diferencial en cualquier punto del ciclo

Para cualquier proceso irreversible, la eficiencia es menor que la del ciclo de Carnot. Esto se puede asociar con un menor flujo de calor hacia el sistema y/o mas flujo de calor hacia fuera del sistema. El resultado inevitable es

Desigualdad de Clausius

Cualquier ciclo de motor real se traducir� en m�s entrop�a entregada al medio ambiente que tomada de �l, dando lugar a un aumento neto total de la entrop�a.