Ciclo de Carnot | Sus características importantes junto con 17 preguntas frecuentes.

CICLO CARNOT

Nicolas Léonard Sadi-Carnot, un ingeniero mecánico, científico y físico francés, introdujo un motor térmico conocido como el motor Carnot en el libro “Reflexiones sobre la fuerza motriz del fuego. Conduce a ser el fundamento de la Segunda ley de la termodinámica y la entropía. La contribución de Carnot contiene un comentario que le dio el título de “Padre de la termodinámica.

Tabla de Contenido

Ciclo de Carnot en termodinámica | principio de funcionamiento del ciclo de Carnot | ciclo de Carnot ideal | Termodinámica del ciclo de Carnot | Definición carnot cycle | Principio de funcionamiento del ciclo de Carnot | ciclo de Carnot estándar de aire | Ciclo de Carnot reversible.

El ciclo de Carnot es el ciclo teórico que funciona bajo dos depósitos térmicos (Th & Tc) que experimentan compresión y expansión simultáneamente.

Consta de cuatro procesos reversibles, de los cuales dos son isotérmicos, es decir, temperatura constante seguida alternativamente por dos procesos adiabáticos reversibles.

El medio de trabajo utilizado en el ciclo Sadi-Carnot es el aire atmosférico. 

La adición de calor y el rechazo de calor se llevan a cabo a temperatura constante, pero no se considera ningún cambio de fase.

Ciclo de Carnot
Ciclo de Carnot

Importancia del ciclo de Carnot

La invención de la Ciclo de Carnot fue un gran paso en la historia de la termodinámica. En primer lugar, proporcionó el funcionamiento teórico del motor térmico utilizado para el diseño de un motor térmico real. Luego, invirtiendo el ciclo, obtenemos el efecto de refrigeración (mencionado a continuación). 

Trabajo de ciclo de Carnot entre dos reservorios térmicos (Th & Tc), y su eficiencia depende solo de esta temperatura y no depende del tipo de fluido. Esa es la eficiencia del ciclo de Carnot es independiente de los fluidos.

Diagrama pv del ciclo de Carnot | Diagrama ts del ciclo de Carnot | diagrama pv y ts del ciclo de Carnot | Carnot ciclo pv ts | Gráfico de ciclo de Carnot | Explicación del diagrama pv del ciclo de Carnot | Explicación del diagrama ts del ciclo de Carnot

PV Carnot
TS Carnot

Proceso 1-2: Expansión isotérmica

En este proceso, el aire se expande con temperatura constante mientras gana calor. 

Es decir, tiene lugar la adición de calor a temperatura constante. 

Expansión => presión ↑ => resultados Temperatura ↓

Adición de calor => Temperatura ↑

Por lo tanto, la temperatura permanece constante 

Proceso 2-3: Expansión adiabática reversible 

En este proceso, el aire se expande, manteniendo la entropía constante y sin interacción de calor. 

Eso no es un cambio en la entropía, y el sistema está aislado

Obtenemos resultados de trabajo en este proceso

Proceso 3-4: compresión isotérmica

En este proceso, el aire se comprime con una temperatura constante mientras pierde calor.

Es decir, se produce un rechazo de calor a temperatura constante.

Compresión => presión ↓ => resultados: Temperatura ↑

Adición de calor => Temperatura ↓

Por lo tanto, la temperatura permanece constante 

Proceso 4-1: Compresión adiabática reversible

En este proceso, el aire se comprime, manteniendo la entropía constante y sin interacción de calor. 

Eso no es un cambio en la entropía, y el sistema está aislado

Suministramos trabajo en este proceso

El ciclo de Carnot consta de | Diagrama del ciclo de Carnot | Pasos del ciclo de Carnot | 4 etapas del ciclo de Carnot | Trabajo de ciclo de Carnot | expansión isotérmica en el ciclo de Carnot | Experimento del ciclo de Carnot

Proceso 1-2:

El proceso de expansión se lleva a cabo donde la temperatura Th se mantiene constante y se agrega calor (Qh) al sistema. La temperatura se mantiene constante de la siguiente manera: el aumento de temperatura debido a la adición de calor se compensa con la disminución de temperatura debido a la expansión. 

Por tanto, el proceso llevado a cabo resulta en una temperatura tan constante como la temperatura inicial y final del proceso es la misma.

Expansión isotérmica
Expansión isotérmica

Proceso 2-3:

Como podemos ver, el proceso es reversible (cambio en la energía interna = 0) Adiabático (solo transferencia de trabajo, sin participación de calor), la expansión realizada solo da como resultado un cambio de temperatura (de Th a Tc), manteniendo constante la entropía . 

El sistema actúa como aislado para esta parte de la expansión. 

Se está produciendo un enfriamiento sensato.

Expansión adiabática reversible
Expansión adiabática reversible

Proceso3-4:

El proceso de compresión se lleva a cabo donde la temperatura Tc se mantiene constante y se elimina el calor del sistema. La temperatura se mantiene constante de la siguiente manera: La disminución de temperatura debido al rechazo de calor se compensa con el aumento de temperatura debido a la compresión. 

Por tanto, el proceso llevado a cabo resulta en una temperatura tan constante como la temperatura inicial y final del proceso es la misma.

Similar a los procesos 1-2 pero exactamente de la manera opuesta.

Compresión isotérmica
Compresión isotérmica

Proceso 4-1:

Como podemos ver, el proceso es reversible (cambio en la energía interna = 0) Adiabático (solo transferencia de trabajo, sin participación de calor), la compresión realizada solo da como resultado un cambio de temperatura (de Tc a Th), manteniendo constante la entropía . 

El sistema actúa como aislado para esta parte de la compresión. 

Se está produciendo un calentamiento sensible.

Compresión adiabática reversible

Ecuaciones del ciclo de Carnot | Derivación del ciclo de Carnot

Proceso 1-2: Expansión isotérmica

como Th se mantiene constante. [Energía interna (du) = 0] (PV = K)

Qh = W,

por lo tanto, W = \ int_ {V_ {1}} ^ {V_ {2}} PdV

P = \ frac {K} {V}

W = K \ int_ {V_ {1}} ^ {V_ {2}} \ frac {dV} {V}

W = P_ {1} V_ {1} \ int_ {V_ {1}} ^ {V_ {2}} \ frac {dV} {V}

W = P_ {1} V_ {1} \ left (ln \ frac {V_ {2}} {V_ {1}} \ right)

W = mRT_ {h} \ left (ln \ frac {V_ {2}} {V_ {1}} \ right)

Proceso 2-3: Expansión adiabática reversible

PV ^ {\ gamma} = K

W = \ int_ {V_ {2}} ^ {V_ {3}} PdV

PV ^ {\ gamma} = K

por lo tanto W = K \ int_ {V_ {2}} ^ {V_ {3}} \ frac {dV} {V ^ {\ gamma}}

W = P_ {2} V ^ {\ gamma} _ {2} \ int_ {V_ {2}} ^ {V_ {3}} \ frac {dV} {V ^ {\ gamma}}

W = P_ {2} V ^ {\ gamma} _ {2} \ int_ {V_ {2}} ^ {V_ {3}} {V ^ {- \ gamma} {dV}}

W = K \ int_ {V_ {2}} ^ {V_ {3}} {V ^ {- \ gamma} {dV}}

W = K \ left [\ frac {V ^ {1- \ gamma}} {1- \ gamma} \ right] _ {2} ^ {3}

PV ^ {\ gamma} = K = P_ {2} V_ {2} ^ {\ gamma} = P _ {_ {3}} V_ {3} ^ {\ gamma}

W = \ left [\ frac {P_ {3} V ^ {\ gamma} _ {3} V_ {3} ^ {1- \ gamma} -P_ {2} V ^ {\ gamma} _ {2} V_ { 2} ^ {1- \ gamma}} {1- \ gamma} \ right]

W = \ left [\ frac {P_ {3} V_ {3} -P_ {2} V_ {2}} {1- \ gamma} \ right]

También

P_ {2} V_ {2} ^ {\ gamma} = P _ {_ {3}} V_ {3} ^ {\ gamma} = K

\ left [\ frac {T_ {2}} {T_ {3}} \ right] = \ left [\ frac {V_ {3}} {V_ {2}} \ right] ^ {\ gamma -1}

Como el proceso es adiabático, Q = 0
por lo tanto W = -du

Proceso 3-4: compresión isotérmica

similar al proceso 1-2, podemos obtener

como Tc se mantiene constante. [Energía interna (du) = 0] (PV = K)

Qc = W,

W = P_ {3} V_ {3} \ left (ln \ frac {V_ {3}} {V_ {4}} \ right)

W = mRT_ {c} \ left (ln \ frac {V_ {3}} {V_ {4}} \ right)

Proceso 4-1: Compresión adiabática reversible

similar al proceso 2-3, podemos obtener

W = \ left [\ frac {P_ {1} V_ {1} -P_ {4} V_ {4}} {1- \ gamma} \ right]

P_ {4} V_ {4} ^ {\ gamma} = P _ {{1}} V {1} ^ {\ gamma} = K

\ left [\ frac {T_ {1}} {T_ {4}} \ right] = \ left [\ frac {V_ {4}} {V_ {1}} \ right] ^ {\ gamma -1}

Ciclo de Carnot derivación del trabajo realizado

Según la primera ley de la termodinámica

Wred = Qen total

Wred = Qh-Qc

Wred = mRT_ {h} \ left (ln \ frac {V_ {2}} {V_ {1}} \ right) - mRT_ {c} \ left (ln \ frac {V_ {3}} {V_ {4}} \ right )

Derivación de la entropía del ciclo de Carnot | cambio de entropía en el ciclo de Carnot | cambio en el ciclo de carnot de entropía | derivación de la entropía del ciclo de Carnot | cambio de entropía en el ciclo de Carnot

Para hacer que el ciclo sea reversible, el cambio en la entropía es cero (du = 0).

ds = \ frac {\ delta Q} {T} \ + \ S_ {gen}

S_ {gen} \ = \ 0 \, \ para \ proceso \ reversible

eso significa,

\ frac {\ delta Q} {T} = \ 0 \, \ para \ proceso \ reversible


ds = \ frac {\ delta Q} {T} \ = \ frac {\ delta Q_h} {T_h} + \ frac {\ delta Q_c} {T_c} = 0

Para el proceso: 1-2

ds_ {1-2} = \ frac {mR \ T_ {h} \ ln \ left (\ frac {P_ {1}} {P_ {2}} \ right)} {T_h}

ds_ {1-2} = m R \ ln \ left (\ frac {P_ {1}} {P_ {2}} \ right)

Para el proceso: 1-2

ds_ {3-4} = - \ frac {mR \ T_ {c} \ ln \ left (\ frac {P_ {3}} {P_ {4}} \ right)} {T_c}


ds_ {3-4} = \ frac {mR \ T_ {c} \ ln \ left (\ frac {P_ {4}} {P_ {3}} \ right)} {T_c}

ds_ {3-4} = - m R \ ln \ left (\ frac {P_ {3}} {P_ {4}} \ right)

ds_ {3-4} = m R \ ln \ left (\ frac {P_ {4}} {P_ {3}} \ right)

d_s = ds_ {1-2} \ + \ ds_ {3-4} = 0

eficiencia del ciclo de Carnot | cálculo de la eficiencia del ciclo de Carnot | ecuación de eficiencia del ciclo de Carnot | fórmula de eficiencia del ciclo de Carnot | prueba de eficiencia de ciclo de Carnot | ciclo de carnot máxima eficiencia | La eficiencia del ciclo de Carnot es máxima cuando | máxima eficiencia del ciclo de carnot

La eficiencia del ciclo de Carnot tiene la máxima eficiencia considerando la Th como el depósito caliente y Tc como depósito frío para eliminar las pérdidas.

Es una relación entre la cantidad de trabajo realizado por el motor térmico y la cantidad de calor requerida por el motor térmico.

\ mathbf {\ eta = \ frac {Net \ work \ done \ by \ Heat \ engine} {calor \ absorbido \ by \ heat \ engine}}


\ eta = \ frac {Q_ {h} - Q_ {c}} {Q_ {h}}


\ eta = 1- \ frac {Q_ {c}} {Q_ {h}}

\ eta = 1- \ frac {mRT_ {c} \ left (ln \ frac {V_ {3}} {V_ {4}} \ right)} {mRT_ {h} \ left (ln \ frac {V_ {2} } {V_ {1}} \ right)}

A partir de la ecuación anterior sabemos,

\ left [\ frac {T_ {1}} {T_ {4}} \ right] = \ left [\ frac {V_ {4}} {V_ {1}} \ right] ^ {\ gamma -1}

&

\ left [\ frac {T_ {2}} {T_ {3}} \ right] = \ left [\ frac {V_ {3}} {V_ {2}} \ right] ^ {\ gamma -1}

, pero
\ left T_1 = T_2 = T_h
\ left T_3 = T_4 = T_c

\ frac {V_ {2}} {V_ {1}} = \ frac {V_ {3}} {V_ {4}}

\ eta = 1- \ frac {T_ {c}} {T_ {h}}

Podemos obtener una eficiencia del 100% si conseguimos rechazar el calor a 0 k (Tc 0 =)

Carnot tiene una eficiencia máxima de todos los motores que funcionan bajo el mismo depósito térmico que el ciclo de Carnot es reversible, asumiendo la eliminación de todas las pérdidas y haciendo del ciclo un ciclo sin fricción, lo que nunca es posible en la práctica.

Por lo tanto, todos los ciclos prácticos tendrán una eficiencia menor que la eficiencia de Carnot.

Ciclo de carnot inverso | el ciclo de carnot invertido | ciclo de refrigeración de carnot invertido

Ciclo de Carnot inverso:

Como todos los procesos que se llevan a cabo en el ciclo de Carnot son reversibles, podemos hacer que funcione de manera inversa, es decir, tomar calor del cuerpo de menor temperatura y volcarlo a un cuerpo de mayor temperatura, convirtiéndolo en un ciclo de refrigeración.

.

Ciclo de Carnot invertido
Ciclo de Carnot invertido
PV Ciclo de Carnot invertido
PV Ciclo de Carnot invertido
TS ciclo de Carnot invertido
TS ciclo de Carnot invertido

Proceso 1-2: Expansión adiabática reversible 

En este proceso, el aire se expande, la temperatura se reduce a Tc, manteniendo la entropía constante y sin interacción de calor. 

Eso no es un cambio en la entropía, y el sistema está aislado

Proceso 2-3: Expansión isotérmica

En este proceso, el aire se expande con temperatura constante mientras gana calor. El calor se obtiene del disipador de calor a baja temperatura. La adición de calor tiene lugar mientras se mantiene la temperatura (Tc) se mantiene constante. 

Proceso 3-4: Compresión adiabática reversible

En este proceso, el aire se comprime, aumentando la temperatura a Th, manteniendo la entropía constante y sin interacción de calor. 

Eso no es un cambio en la entropía, y el sistema está aislado

Proceso 4-1: compresión isotérmica

En este proceso, el aire se comprime con una temperatura constante mientras pierde calor. El calor se rechaza al depósito caliente. El rechazo de calor tiene lugar mientras se mantiene la temperatura (Th) se mantiene constante. 

Eficiencia del ciclo de carnot inverso

La eficiencia del ciclo de Carnot invertido se denomina coeficiente de rendimiento.

COP se define como la relación entre la producción deseada y la energía suministrada.

COP = \ frac {Deseado \ Salida} {Energía \ Suministrada}

Ciclo de refrigeración de Carnot | eficiencia del ciclo de refrigeración carnot | coeficiente de rendimiento del ciclo de refrigeración de carnot | Eficiencia del refrigerador del ciclo de Carnot

El ciclo de refrigeración funciona en el ciclo de Carnot invertido. El principal objetivo de este ciclo es reducir la temperatura de la fuente de calor / depósito caliente.

COP = \ frac {Salida \ deseada} {Energía \ Suministrada} = \ frac {Q_ {c}} {W ^ {_ {net}}}

COP = \ frac {Q_c} {Q_h-Q_c} = \ frac {Q_c} {Q_h} -1

 Aplicación: Aire acondicionado, sistema de refrigeración.

Bomba de calor de ciclo Carnot

La bomba de calor funciona en ciclo Carnot inverso. El objetivo principal de la bomba de calor es transmitir calor de un cuerpo a otro, la mayoría de un cuerpo a una temperatura más baja a otro a una temperatura más alta con la ayuda del trabajo suministrado.

COP = \ frac {Salida \ deseada} {Energía \ Suministrada} = \ frac {Q_ {c}} {W ^ {_ {net}}}

COP = \ frac {Salida \ deseada} {Energía \ Suministrada} = \ frac {Q_ {h}} {W ^ {_ {net}}}

COP = \ frac {Q_h} {Q_h-Q_c} = 1- \ frac {Q_h} {Q_c}

COP_ {HP} = COP_ {REF} +1

Comparación del ciclo de Carnot y Rankine | diferencia entre el ciclo de Carnot y Rankine

 Comparación:

ParámetroCiclo de CarnotCiclo de Rankine
definiciónEl ciclo de Carnot es un ciclo termodinámico ideal que funciona bajo dos depósitos térmicos.El ciclo Rankine es un ciclo práctico de la máquina de vapor y la turbina.
Diagrama TS
Adición y rechazo de calorLa adición y el rechazo de calor tienen lugar a una temperatura constante (isotérmica).        La adición y el rechazo de calor tienen lugar a presión constante (isobárica)
Medio de trabajoEl medio de trabajo en Carnot es el aire atmosférico. Sistema monofásicoEl medio de trabajo en Carnot es agua / vapor. Maneja dos fases
EfficiencyLa eficiencia de Carnot es máxima entre todos los ciclos.La eficiencia de Rankine es menor que la de Carnot.
solicitudEl ciclo de Carnot se utiliza para diseñar motores térmicos.El ciclo Rankine se utiliza para diseñar motores de vapor / turbinas.
Comparación Carnot Vs Rankine

Diferencia entre ciclo otto y ciclo carnot

ParámetroCiclo de CarnotCiclo Otto
definiciónEl ciclo de Carnot es un ciclo termodinámico ideal que funciona bajo dos depósitos térmicos.El ciclo Otto es un ciclo de combustión termodinámico ideal.
Diagrama Ts
ProcesosDos isotérmicos y dos isentrópicosDos isocóricas y dos isentrópicas.
Adición y rechazo de calorLa adición y el rechazo de calor tienen lugar a una temperatura constante (isotérmica).El calor se produce a volumen constante y se rechaza en el escape. No se requiere una fuente de calor externa. Produce calor mediante procesos químicos que son la combustión de una mezcla de aire gasolina con ayuda de bujía a alta presión.
Medio de trabajoEl medio de trabajo en Carnot es el aire atmosférico.Se utiliza una mezcla de gasolina y aire.
EfficiencyLa eficiencia de Carnot es máxima entre todos los ciclos.El ciclo Otto tiene menos eficiencia que el ciclo Carnot.
solicitudEl ciclo de Carnot se utiliza para diseñar motores térmicos.El ciclo Otto se utiliza para motores SI de combustión interna.
Comparación Carnot Vs Otto

Ciclo de Carnot irreversible

Cuando el ciclo de Carnot se ejecuta en adiabático y no en adiabático reversible, entra en la categoría de ciclo de Carnot irreversible.

La entropía no se mantiene constante en los procesos 2-3 y 4-1, (ds no es igual a cero)

como se muestra a continuación:

Ciclo de Carnot irreversible
Ciclo de Carnot irreversible

El trabajo producido bajo ciclo irreversible es comparativamente menor que el ciclo de Carnot reversible

Por lo tanto, la eficiencia del ciclo de Carnot irreversible es menor que la del ciclo de Carnot reversible.

Por que el ciclo de Carnot es reversible

Según Carnot, el ciclo de Carnot es un ciclo teórico que proporciona la máxima eficiencia. Para conseguir esta máxima eficiencia, debemos eliminar todas las pérdidas y considerar el sistema reversible.

Si consideramos las pérdidas, el ciclo entrará en la categoría irreversible y no proporcionará la máxima eficiencia.

Relación de volumen del ciclo de Carnot

\ left [\ frac {T_ {1}} {T_ {4}} \ right] = \ left [\ frac {V_ {4}} {V_ {1}} \ right] ^ {\ gamma -1}
&

\ left [\ frac {T_ {2}} {T_ {3}} \ right] = \ left [\ frac {V_ {3}} {V_ {2}} \ right] ^ {\ gamma -1}

, pero
\ left T_1 = T_2 = T_h

\ left T_3 = T_4 = T_c

\ frac {V_ {2}} {V_ {1}} = \ frac {V_ {3}} {V_ {4}}

Por tanto, la relación de volumen se mantiene constante.

Ventajas del ciclo de carnot

  • El ciclo de Carnot es un ciclo ideal que da la máxima eficiencia entre todos los ciclos disponibles.
  • El ciclo de Carnot ayuda a diseñar el motor real para obtener el máximo rendimiento.
  • Ayuda a decidir la posibilidad de construir cualquier ciclo. Siempre que el motor mantenga una eficiencia menor que Carnot, el motor es posible; de lo contrario, no lo es.

Desventajas del ciclo de Carnot

  • Es imposible suministrar calor y rechazar el calor a una temperatura constante sin un cambio de fase en el material de trabajo.
  • Es imposible construir un motor térmico alternativo para desplazar un pistón a una velocidad muy lenta desde el comienzo de la expansión hasta la mitad para satisfacer la expansión isotérmica y luego muy rápido para ayudar al proceso adiabático reversible.

Por qué el ciclo de Carnot no se usa en plantas de energía

El ciclo de Carnot tiene transmisión isotérmica a adiabática. Ahora, para realizar isotermas, tenemos que hacer el proceso muy lento o lidiar con el cambio de fase. El siguiente es el adiabático reversible, que debe realizarse rápidamente para evitar la interacción del calor.

Por lo tanto, dificulta la construcción del sistema, ya que el medio ciclo se ejecuta muy lento y la otra mitad se ejecuta muy rápido.

aplicación del ciclo carnot | ejemplo del ciclo de Carnot | Aplicación del ciclo de carnot en la vida diaria.

Dispositivos térmicos como

  • bomba de calor: para suministrar calor
  • Refrigerador: para producir un efecto de enfriamiento mediante la eliminación del calor.
  • Turbina de vapor: para producir energía, es decir, energía térmica a energía mecánica.
  • Motores de combustión: para producir energía, es decir, energía térmica a energía mecánica.

Ciclo de vapor de Carnot | ciclo de vapor de carnot

En el ciclo de vapor de Carnot, el vapor es fluido de trabajo

Ciclo de vapor de Carnot
Ciclo de vapor de Carnot
Proceso 1-2: Expansión isotérmicaCalentamiento de fluido manteniendo constante la temperatura en la caldera.
Proceso 2-3: Expansión adiabática reversible El fluido se expande isentrópicamente, es decir, la entropía constante en una turbina.
Proceso 3-4: compresión isotérmicaCondensación de fluido manteniendo constante la temperatura en el condensador.
Proceso 4-1: Compresión adiabática reversibleEl fluido se comprime isentrópicamente, es decir, es constante de entropía y se devuelve al estado original.

Sus impracticabilidades:

1) No es difícil agregar o rechazar a temperatura constante de un sistema de dos fases, ya que mantenerlo a temperatura constante fijará la temperatura en el valor de saturación. Pero limitar el proceso de absorción o rechazo de calor al fluido de la fase mixta afectará la eficiencia térmica del ciclo.

2) El proceso de expansión adiabática reversible se puede lograr mediante una turbina bien diseñada. Pero la calidad del vapor se reducirá durante este proceso. Esto no es favorable ya que las turbinas no pueden manejar vapor que tenga más del 10% de líquido.

3) El proceso de compresión adiabática reversible implica la compresión de una mezcla de líquido-vapor a un líquido saturado. Es difícil controlar el proceso de condensación con tanta precisión para alcanzar el estado 4. No es posible diseñar un compresor que maneje la fase mixta.

preguntas sobre el ciclo de Carnot | problemas del ciclo de Carnot | problemas de ejemplo del ciclo carnot

P1.) Operadores de motores térmicos cíclicos entre la fuente a 900 K y el sumidero a 380 K. a) ¿Cuál será la eficiencia? b) ¿Cuál será el rechazo de calor por KW de potencia neta del motor?

Ans = dado: T_h = 900 \ k y T_c = 380 \ k

eficiencia = 1- \ frac {T_ {c}} {T_ {h}}

\ eta = 1- \ frac {380} {900}

\ eta = 0.5777 = 55.77 %

b) Rechazo de calor (Qc) por KW de producción neta

\ eta = \ frac {W_ {net}} {Q_h}

Q_h = \ frac {W_ {net}} {\ eta} = \ frac {1} {0.5777} = 1.731 \ KW

Q_c = Q_h-W_ {net} = 1.731-1 = 0.731 \ KW

Rechazo de calor por KW de salida neta = 0.731 KW

P2.) El motor de Carnot funciona al 40% de eficiencia con el disipador de calor a 360 K. ¿Cuál será la temperatura de la fuente de calor? Si la eficiencia del motor aumenta al 55%, ¿cuál será el efecto sobre la temperatura de la fuente de calor?

Ans = dado: \ eta = 0.4, \ T_c = 360 \ K

\ eta = 1- \ frac {T_ {c}} {T_ {h}}

0.4 = 1- \ frac {360} {T_ {h}}

T_h = 600 \ K

If \ eta = 0.55

0.55 = 1- \ frac {360} {T_ {h}}

T_h = 800 \ K

Q3.) Un motor de Carnot que trabaja con 1.5 kJ de calor a 360 K y rechaza 420 J de calor. ¿Cuál es la temperatura en el fregadero?

Ans = dado: Qh= 1500 J, Th= 360 K, Qc= 420 XNUMX J

\ eta = 1- \ frac {T_ {c}} {T_ {h}} = 1- \ frac {Q_ {c}} {Q_ {h}}

\ frac {T_ {c}} {T_ {h}} = \ frac {Q_ {c}} {Q_ {h}}

\ frac {T_ {c}} {360} = \ frac {420} {1500}

T_ {c} = \ frac {420} {1500} * 360

T_ {c} = 100.8 \ K

Preguntas Frecuentes

¿Qué es una aplicación práctica de un ciclo de Carnot?

  • bomba de calor: para suministrar calor
  • Refrigerador: para producir un efecto de enfriamiento mediante la eliminación del calor.
  • Turbina de vapor: para producir energía, es decir, energía térmica a energía mecánica.
  • Motores de combustión: para producir energía, es decir, energía térmica a energía mecánica.

ciclo de carnot vs ciclo de stirling

Stirling, la compresión isentrópica del ciclo de Carnot y el proceso de expansión isentrópica se sustituyen por un proceso de regeneración de volumen constante. Los otros dos métodos son los mismos que los del ciclo de Carnot: adición y rechazo de calor isotérmico.

¿Cuál es la diferencia entre un ciclo de Carnot y un ciclo de Carnot invertido?

El ciclo de carnot simple funciona como desarrollo de energía, mientras que el carnot invertido no funciona como un consumo de energía.

El ciclo de Carnot se utiliza para diseñar motores térmicos, mientras que el ciclo inverso se utiliza para diseñar la bomba de calor y el sistema de refrigeración.

Por qué el ciclo carnot es más eficiente que cualquier otro ciclo ideal como otto diesel brayton ideal VCR

Trabajo de ciclo de Carnot entre dos reservorios térmicos (Th & Tc), y su eficiencia depende solo de esta temperatura y no depende del tipo de fluido. Esa es la eficiencia del ciclo de Carnot es independiente de los fluidos.

Carnot tiene una eficiencia máxima de todos los motores que funcionan bajo el mismo depósito térmico que el ciclo de Carnot es reversible, asumiendo la eliminación de todas las pérdidas y haciendo del ciclo un ciclo sin fricción, lo que nunca es posible en la práctica.

¿Cuál es el cambio neto en la entropía durante un ciclo de Carnot?

El cambio neto de entropía durante un ciclo de Carnot es cero.

por qué el ciclo de carnot no es posible

El ciclo de Carnot tiene transmisión isotérmica a adiabática. Ahora, para realizar isotermas, tenemos que hacer el proceso muy lento o lidiar con el cambio de fase.

El siguiente es el adiabático reversible, que debe realizarse rápidamente para evitar la interacción del calor.

Por lo tanto, dificulta la construcción del sistema, ya que el medio ciclo se ejecuta muy lento y la otra mitad se ejecuta muy rápido.

¿Por qué el ciclo de carnot es el más eficiente?

Trabajo de ciclo de Carnot entre dos reservorios térmicos (Th & Tc), y su eficiencia depende solo de esta temperatura y no depende del tipo de fluido. Esa es la eficiencia del ciclo de Carnot es independiente de los fluidos.

Carnot tiene una eficiencia máxima de todos los motores que funcionan bajo el mismo depósito térmico que el ciclo de Carnot es reversible, asumiendo la eliminación de todas las pérdidas y haciendo del ciclo un ciclo sin fricción, lo que nunca es posible en la práctica.

¿Por qué el ciclo de Carnot involucra solo el proceso isotérmico y adiabático y no otros procesos como el isocorico o isobárico?

El objetivo principal de Carnot Cycle es lograr la máxima eficiencia, lo que lleva a hacer que el sistema sea reversible, por lo que para hacer que el sistema sea reversible no debería mantener ningún proceso de interacción térmica, es decir, un proceso adiabático.

Y para obtener el máximo rendimiento de trabajo, utilizamos el proceso isotérmico.

¿Cómo se relaciona el ciclo de Carnot con un ciclo de Stirling?

Stirling, la compresión isentrópica del ciclo de Carnot y el proceso de expansión isentrópica se sustituyen por un proceso de regeneración de volumen constante. Los otros dos métodos son los mismos que los del ciclo de Carnot: adición y rechazo de calor isotérmico.

¿Qué pasará con la eficiencia de dos motores Carnot que funcionan con la misma fuente y sumidero?

La eficiencia será la misma, ya que la eficiencia del ciclo de Carnot solo depende de la temperatura de la fuente y el sumidero.

Combinación de ciclo Carnot y refrigerador Carnot

La salida de trabajo del motor térmico Carnot se suministró como entrada de trabajo para el sistema de refrigeración de Carnot.

Combinar ciclo.
Combinar ciclo.

¿Es necesario que los refrigeradores solo funcionen en el ciclo Carnot?

Para obtener el máximo coeficiente de rendimiento (COP), teóricamente hacemos un ciclo de refrigeración neto para trabajar en Carnot.

La temperatura de dos depósitos de un motor Carnot aumenta en la misma cantidad ¿Cómo se verá afectada la eficiencia?

El aumento de temperatura de ambos embalses en el mismo tenderá a disminuir la eficiencia

¿Usos del soporte en el ciclo de Carnot?

El soporte se utiliza para realizar un proceso adiabático. Está hecho de material no conductor.

¿Resultados importantes para el ciclo del motor Carnot?

Cualquier número de motores que funcionen según el principio de Carnot y que tengan la misma fuente y sumidero tendrán la misma eficiencia.

¿Terminal del motor Carnot?

El motor Carnot constará de: Depósito calienteFregadero frío Soporte aislante.

Definición de soporte aislante que forma parte del motor de Carnot?

El soporte se utiliza para realizar un proceso adiabático, y está compuesto por material no conductor..

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Sobre Akash Yadav

Soy Akash Yadav, cursando mi maestría en ingeniería térmica. He finalizado mi Máster en Diseño y Análisis de Producto. Recibió capacitación en dinámica de fluidos computacional avanzada y diseño basado en modelos. Software técnico práctico como Auto CAD, CATIA, Cero paramétrico, trabajos sólidos, Ansys Workbench, Star CCM +, Scilab. Mis áreas temáticas: Termodinámica, Mecánica de fluidos, Transferencia de calor, Refrigeración.
Me gusta aprender nuevas habilidades, aceptar desafíos, enseñar y ser útil en cualquier nivel posible. En mi tiempo libre, me gusta escribir, enseñar, viajar y cocinar.
Me alegro de ser parte de la familia Lambdageeks.
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