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Ciclo de Carnot: qual a sua importância?

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Existem diversos tipos de motores com formas de funcionamento e fontes de energia variadas, o tipo mais comum é o motor de combustão interna que segue o ciclo de otto, cada motor funciona de acordo com seu próprio ciclo é cada ciclo tem as próprias características.


O ciclo de Carnot é baseado em uma máquina térmica que apresenta o máximo rendimento possível, em teoria.
É uma máquina que opera entre duas fontes de calor, uma quente e outra fria, sofrendo duas transformações isotérmicas e duas adiabáticas. Embora nenhuma máquina construída até hoje tenha conseguido ter tal rendimento, o que esta teoria permanece não comprovada.
Já o ciclo de Otto é sobre motores de combustão interna, como é o caso do motor a gasolina ou álcool por exemplo, para melhor entendimento da utilidade e vantagens do ciclo Carnot e outros preciso alguma explicação sobre seus usos e funcionamento, embora o conceito seja puramente teórico suas implicações na tecnologia e nos estudos da física teórica.

Qual a importância do ciclo de Carnot?

O ciclo de Carnot tem a maior eficiência possível de um motor (embora outros ciclos tenham a mesma eficiência) com base na suposição da ausência de processos ocasionais de desperdício, como atrito, e a suposição de nenhuma condução de calor entre as diferentes partes do motor em temperaturas diferentes.

Origem do Ciclo de Carnot

No início do século 19 com a revolução industrial as máquinas a vapor passaram a desempenhar um papel cada vez mais importante na indústria e no transporte. No entanto, um conjunto sistemático de teorias sobre a conversão de energia térmica em energia motriz por motores a vapor ainda não havia sido desenvolvido, diversos inventores e cientistas trabalhavam em teorias variadas para desenvolver algo que fosse capaz de suprir esta carência.
Nicolas Léonard Sadi Carnot (1796-1832), engenheiro militar francês foi o primeiro a ter algum sucesso teórico neste campo, depois de anos de pesquisa e testes publicou um livro chamado Reflexões sobre o Poder Motriz do Fogo em 1824. O livro propunha uma teoria generalizada de motores térmicos, bem como um modelo idealizado de um sistema termodinâmico para um motor térmico. Embora o motor em si nunca tenha sido construído com sucesso Carnot desenvolveu a base da segunda lei da termodinâmica e é frequentemente descrito como o “pai da termodinâmica”, suas contribuições para a física teórica são louvadas até os dias de hoje.

Processo

O ciclo de Carnot consiste nos quatro processos seguintes:
Um processo de expansão de gás isotérmico reversível. Neste processo, o gás ideal no sistema absorve uma quantidade de calor a partir de uma fonte de calor a uma temperatura elevada, expande-se e trabalha no ambiente.
Um processo de expansão de gás adiabático reversível. Nesse processo, o sistema é isolado termicamente. O gás continua a se expandir e a trabalhar nos arredores, o que faz com que o sistema esfrie a uma temperatura mais baixa.
Um processo de compressão de gás isotérmico reversível. Nesse processo, o entorno trabalha com o gás em e causa uma perda de calor.
Um processo de compressão de gás adiabático reversível. Nesse processo, o sistema é isolado termicamente. Os arredores continuam a trabalhar para o gás, o que faz com que a temperatura suba de volta para Th.

Eficiência

Caso venha a  ser construído o ciclo Carnot poderá ser considerado como sendo o motor mais eficiente possível, seus princípios baseados na suposição da ausência de processos ocasionais de desperdício, como o atrito, e a suposição de não haver condução de calor entre as diferentes partes do motor em diferentes temperaturas são ao mesmo tempo inovadores e desafiadores em igual medida.
A eficiência do motor carnot é definida como a relação entre a saída de energia e a entrada de energia, o objetivo principal do projeto é criar uma produção de energia que não gere nenhum desperdício.


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