Ciclo de Carnot

Ciclo de Carnot
O ciclo de Carnot (Fig.58(a)) é o ciclo reversível constituído por dois processos isotérmicos, AB e CD, e dois processos adiabáticos, BC e DA. A figura representa um ciclo de Carnot com uma amostra de gás ideal por questões didáticas. Qualquer substância pode ser levada a executar um ciclo de Carnot.
Para discutir o ciclo de Carnot, vamos considerar que ele é percorrido pelo sistema no sentido indicado na Fig.58(b).

• Processo AB: Expansão isotérmica, temperatura T2 constante. O sistema recebe a quantidade de energia Q2 por calor e entrega a quantidade de energia W AB por trabalho sobre a vizinhança.
• Processo BC: Expansão adiabática, temperatura cai de T2 para T1. O sistema não troca energia por calor, mas entrega a quantidade de energia W BC por trabalho sobre a vizinhança.
• Processo CD: Compressão isotérmica, temperatura T1 constante. O sistema entrega a quantidade de energia Q1 por calor e recebe a quantidade de energia W CD por trabalho sobre a vizinhança.
• Processo DA: Compressão adiabática, temperatura aumenta de T1 para T2. O sistema não troca energia por calor, mas recebe a quantidade de energia W DA por trabalho sobre a vizinhança.
Nesse contexto, é usual dizer que o sistema submetido ao ciclo de Carnot ganha a quantidade de energia Q2 de um reservatório térmico mantido à temperatura alta T2 e perde a quantidade de energia Q1 para um reservatório térmico mantido à temperatura baixa T1.
Como a energia interna é função de estado, para um ciclo completo devemos ter ∆U = 0. Portanto:
W=Q
em que W é a quantidade de energia total associada ao trabalho do sistema sobre a vizinhança: W = WAB + W BC + W CD + WDA e Q é a quantidade de energia total associada ao calor da vizinhança para o sistema:

Grupo de Ensino de Física da Universidade Federal de Santa Maria

Q = Q2 + Q1
Como estamos considerando o ciclo de Carnot percorrido pelo sistema no sentido indicado na Fig.58(b), as quantidades WAB, W BC e Q2 são