Termodinâmica - Ciclo de Carnot

Termodinâmica Aplicada

Campinas-SP

Engenharia de Controle e automação

Ciclo de Carnot

O ciclo de Carnot proposto por Nicolas Sadi Carnot (1796-1832) em 1824 representa a máquina térmica de máxima eficiência, operando entre duas transformações isotérmicas e duas adiabáticas intercaladas. A máxima eficiência não representa necessariamente 100% de rendimento, pois segundo Carnot isto seria impossível.
Carnot diz que para haver conversão continua de calor em trabalho, o sistema deve realizar ciclos operando entre uma fonte quente (fornece energia) e uma fonte fria (onde se dissipa energia). Assim conclui-se que o trabalho gerado (W) pelo ciclo é igual ao calor fornecido (Qh) menos o calor dissipado (Qc).

Eq. 1

O ciclo de Carnot é conceito teórico por considerar o ciclo reversível, o que na pratica não é possível, porém é uma ferramenta muito útil visto através deste representamos a máxima eficiência para um sistema termodinâmico pelo cociente do trabalho líquido (W) pelo calor adicionado.

Eq.2
As transformações do ciclo de Carnot podem ser representadas da seguinte maneira:

Processo 1-2: Compressão adiabática reversível, o fluido de trabalho é comprimido e sua temperatura se eleva.
Processo 2-3: Expansão isotérmica reversível, o fluido expande e recebe energia térmica por transferência de calor do reservatório quente.
Processo 3-4: Expansão adiabática reversível, a energia térmica é transformada em trabalho útil.
Processo 4-1: Compressão isotérmica reversível, energia térmica é liberada em forma de calor para a fonte fria. Essas condições mostram o funcionamento de um ciclo de potência, onde é adicionado calor e retira-se trabalho, esse é processo de geração de energia nas usinas termoelétricas. Para um ciclo de refrigeração devemos adicionar trabalho para obtermos como