fisica

Ciclo de Carnot

Até meados do século XIX, acreditava-se ser possível a construção de uma máquina térmica ideal, que seria capaz de transformar toda a energia fornecida em trabalho, obtendo um rendimento total (100%).
Para demonstrar que não seria possível, o engenheiro francês Nicolas Carnot (1796-1832) propôs uma máquina térmica teórica que se comportava como uma máquina de rendimento total, estabelecendo um ciclo de rendimento máximo, que mais tarde passou a ser chamado Ciclo de Carnot.
O ciclo de Carnot (Paris,1824) é constituído por duas transformações isotérmicas (reversíveis), e duas transformações adiabáticas (reversíveis) como mostra a Figura 10.e. Pode ser demonstrado que o rendimento deste ciclo depende apenas das temperaturas da fonte quente e da fonte fria. O enunciado de Sadi Carnot é o seguinte:
“Quando uma máquina térmica realiza um determinado trabalho constantemente, operando em ciclos, ela deve receber calor de uma fonte quente e fornecer parte dele para uma fonte fria.

Este ciclo seria composto de quatro processos, independente da substância:

Uma expansão isotérmica reversível. O sistema recebe uma quantidade de calor da fonte de aquecimento (L-M)
Uma expansão adiabática reversível. O sistema não troca calor com as fontes térmicas (M-N)
Uma compressão isotérmica reversível. O sistema cede calor para a fonte de resfriamento (N-O)
Uma compressão adiabática reversível. O sistema não troca calor com as fontes térmicas (O-L)
Numa máquina de Carnot, a quantidade de calor que é fornecida pela fonte de aquecimento e a quantidade cedida à fonte de resfriamento são proporcionais às suas temperaturas absolutas, assim:

Assim, o rendimento de uma máquina de Carnot é: e
Logo:

Sendo:
= temperatura absoluta da fonte de resfriamento
= temperatura absoluta da fonte de aquecimento Com isto se conclui que para que haja 100% de rendimento, todo o calor vindo da fonte de aquecimento deverá ser transformado em trabalho,