CICLO DE CARNOT

Ciclo de Carnot

Esse ciclo foi inicialmente proposto pelo físico e engenheiro militar Nicolas Léonard Sadi Carnot no ano de 1824. Ele pode ser representado por uma seqüência de transformações gasosas onde uma máquina térmica tem o seu rendimento máximo operando em ciclos, diante de duas fontes térmicas. Carnot mostrou que quanto maior a temperatura da fonte quente, maior seria seu rendimento para uma substância que se comportasse como um gás ideal.

O ciclo de Carnot é constituído de duas transformações isotérmicas: uma para a temperatura T1 da fonte quente onde ocorre o processo de expansão e a outra temperatura T2 referente a fonte fria onde ocorre o processo de compressão. Cada uma dessas transformações é intercalada com duas transformações adiabáticas.

Assim temos que os processos são:

Expansão isotérmica AB onde o gás retira energia térmica da fonte quente; Expansão adiabática BC onde o gás não troca calor; Compressão isotérmica CD onde o gás rejeita energia térmica para a fonte fria; Compressão adiabática DA onde o gás não troca calor.

As máquinas térmicas que utilizam esse tipo de ciclo são consideradas máquinas térmicas ideais. Isso acontece porque seu rendimento é o maior dentre as demais máquinas e chega próximo a 100%. O teorema de Carnot divide-se em duas partes:

1 - A máquina de Carnot (todas aquelas que operam segundo o ciclo de Carnot) tem rendimento maior que qualquer outro tipo de máquina, operando entre as mesmas fontes (mesmas temperaturas);

2 - Todas as máquinas de Carnot tem o mesmo rendimento, desde que operem com as mesmas fontes (mesmas temperaturas).

Em particular a este ciclo foi demonstrado que as quantidades de calor trocadas com as fontes são proporcionais às respectivas temperaturas absolutas:

onde:
T1 - Temperatura da fonte quente (K);
T2 - Temperatura da fonte fria (K);
Q1 - Energia térmica recebida da fonte quente (J);
Q2 - Energia térmica