h = W/Q1 = (Q1 - Q2)/Q1
= 1- (Q2/Q1)
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Al tratarse de un ciclo
ideal (no se da en la naturaleza, donde todas las transformaciones
termodinámicas son irreversibles) el ciclo es reversible y por tanto puede
invertirse, de forma tal que la máquina absorbería calor del foco frío y lo
cedería al caliente siempre que existiese un aporte de trabajo externo. En el
primer caso, cuando la máquina extrae calor del foco caliente hablaremos de una
bomba
de calor, mientras que si la máquina extrae el calor del foco frío nos
encontraremos con una máquina
frigorífica.
El ciclo se compone de
cuatro etapas:
dos isotermas y dos adiabáticas (puedes recordar los cuatro tipos principales
de transformaciones termodinámicas en este enlace del Catedu).
Más detenidamente, las etapas para un motor de Carnot son:
1. Expansión isotérmica del
cilindro a la temperatura T1. En este tiempo, el cilindro genera trabajo y
absorbe calor Q1,
2. Expansión adiabática. En este
tiempo se produce trabajo y, al mismo tiempo, baja la temperatura del gas.
3. Compresión isotérmica. En
este tiempo el gas se comprime a la temperatura constante (T2) del foco frío,
cediendo una cierta cantidad de calor Q2. La etapa consume trabajo.
4. Compresión adiabática. El gas
se comprime adiabáticamente, es decir, sin que haya intercambio de calor. Su
temperatura sube de T2 a T1 finalizando el ciclo.
Aquí te dejo la infografía prometida, tomada de Galileo and Einstein y traducida por…, bueno, vaya por delante nuestro agradecimiento:
Se apuntaba más arriba que todos los procesos naturales (reales) porque contienen alguna irreversibilidad mecánica (rozamientos), térmica (gradientes de temperatura) o de otro tipo que, aunque pueden minimizarse, no pueden anularse totalmente y, de acuerdo con el primer teorema que enunció el mismo Carnot, la eficiencia de los ciclos reales será forzosamente inferior a la de los ciclos teóricos.
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