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-1CICLO DE CARNOT
1.
EXPERIMENTO No 10:
2.
OBJETIVO
CICLO DE CARNOT
 Visualizar y analizar la evolución de los procesos en un ciclo de Carnot.
 Calcular los valores de W, Q en cada etapa del ciclo y la eficiencia del
ciclo.
3.
TEORÍA
CICLO TERMODINÁMICO
Se denomina ciclo termodinámico a cualquier serie de procesos termodinámicos tales que, al
transcurso de todos ellos, el sistema regrese a su estado inicial, por ejemplo un gas contenido
en un cilindro con pistón. Durante esta evolución, el gas al interactuar con su medio exterior
puede absorber o ceder calor así también puede intercambiar trabajo, es decir el gas puede
expandirse o el medio exterior puede comprimirlo.
En un ciclo termodinámico las energías internas inicial y final coinciden: Ui = Uf
Por la 1a Ley de la termodinámica:
U = Q - W
Se obtiene
Siendo
Qciclo = Qh – Qc
(1)
Qciclo = Wciclo
=
calor neto absorbido en el ciclo
El trabajo total en todo el ciclo es igual al área encerrada en el diagrama pV. Ver fig. 1
Wciclo = Qh – Qc
MÁQUINAS TÉRMICAS
Son dispositivos que sirven para convertir el calor en trabajo. Una máquina térmica trabaja
en un ciclo termodinámico.
La maquina absorbe el calor Qabs de una fuente a alta temperatura TH y desecha o cede el
calor Qced a otra fuente de menor temperatura TC.
Eficiencia o Rendimiento Térmico (e)
-2CICLO DE CARNOT
Si
Qabs = Qh y Qced = Qc la eficiencia de la maquina e esta definida por
e
W
Q  Qc
Trabajo
 ciclo  h
Calor absorbido
Qh
Qh
e
Wciclo
Q
1 c
Qh
Qh
(2)
Máquina de Carnot
Es una máquina térmica que trabaja con dos procesos isotérmicos y dos procesos
adiabáticos.
La eficiencia de Carnot es la máxima eficiencia ideal que se puede obtener con cualquier
otra máquina trabajando bajo las dos mismas fuentes de calor.
Tramo AB
Expansión isotérmica
Qh > 0 (absorbe calor)
U = UB –UA = 0
V
WAB = nRThLn B > 0
VA
(3)
Tramo BC
Expansión adiabática
QBC = 0
U = UC-UB = ncVΔT
Tramo CD
Compresión isotérmica
Qc<0 (libera calor)
U = UD-UC = 0
V
WCD = nRTcLn D < 0
VC
(4)
Tramo DA
Compresión adiabática
QDA = 0
U = UA-UD > 0
WBC = - U > 0
WDA = - U < 0
Eficiencia de la máquina de Carnot
e=1[T] = k
T
QC
=1- C
Th
Qh
(5)
-3CICLO DE CARNOT
4. PROCEDIMIENTO
CARGUE EL PROGRAMA CORRESPONDIENTE AL EXPERIMENTO
I.
CÁLCULO DEL TRABAJO, CALOR Y EFICIENCIA
 Inicie el programa presionando en Empieza
Tome los datos de la pantalla y complete el siguiente cuadro
Variable
Temperatura (K)
Volumen (l)
Presión (atm)
A
B
C
D
-4CICLO DE CARNOT
a) Usando la ecuación del gas ideal, determine el número de moles.
n=
b) Calcule el trabajo y el calor absorbido en el proceso AB, utilizando la
ecuación (3) y la 1ra ley de la termodinámica ecuación (1).
W (J) =
Q (J) =
c) Calcule el Trabajo en el proceso BC, utilizando la 1ra ley de la
termodinámica, ecuación (1) y ecuación (4).
W (J) =
d) Calcule el trabajo y el calor absorbido en el proceso CD, utilizando la
ecuación (3) y la 1ra ley de la termodinámica ecuación (1)
W (J) =
Q (J) =
e) Calcule el Trabajo en el proceso DA, utilizando la 1ra ley de la
termodinámica, ecuación. (1) y la ecuación (4).
W (J) =
f) Calcule la eficiencia del ciclo utilizando la ecuación ( 2)
g) Calcule la eficiencia del ciclo utilizando la ecuación (5)
5. PREGUNTAS. (5 PUNTOS)
6. CONCLUSIONES Y OBSERVACIONES