La máquina de Carnot.

La primera ley de la termodinámica es la ley de conservación de la energía generalizada para incluir el calor como una forma de transferencia de energía. Esta ley sólo afirma que un aumento en algunas de las formas de energía debe estar acompañado por una disminución en alguna otra forma de la misma. La segunda ley de la termodinámica establece cuales procesos de la naturaleza pueden ocurrir o no. De todos los procesos permitidos por la primera ley, solo ciertos tipos de conversión de energía pueden ocurrir. Así, el principio establece la irreversibilidad de los fenómenos físicos, especialmente durante el intercambio de calor.

La Máquina de Carnot - Ingeniería Química
La Máquina de Carnot 

La máquina de Carnot, como precursora de la Segunda Ley de Termodinámica es una obra maestra de la ingeniería química. Genialidad desarrollada por el francés Sadi Carnot en su artículo de 1824 “El poder motriz del fuego”. [CONSULTAR AQUI]

Carnot concibió la máquina de vapor como una bomba de calórico, y logró -entre otras cosas de primerísima importancia, como enunciar la primera formulación del llamado Segundo Principio de la Termodinámica- cuantificar la manera en que calor y trabajo mecánico se transforman entre sí, así como la máxima fracción de calor que una máquina puede teóricamente transformar en trabajo mecánico.
El punto de partida de Carnot fue el principio de que es imposible extraer energía mecánica o térmica de la nada, o sea el principio de la imposibilidad de construir una máquina en movimiento perpetuo; y en efecto, podemos tomar este principio como un enunciado alterno al principio de conservación de la energía. Desafortunadamente, Carnott murió muy poco después de publicada su obra, la que permaneció prácticamente desconocida hasta que Clapeyron (1799-1864) la rescatara y desarrollara diez años más tarde y Clausius (1822-1888) redescubriera de manera independiente un cuarto de siglo más tarde la segunda ley de la termodinámica.

Carnot, combinó la expansión y la comprensión térmica de los gases creando un motor con 4 tramos; 2 isotérmicos como fuente de calor y 2 adiabáticos para absorber calor, que componen centros de temperatura opuestos, generándose traspaso de energía del foco calórico al gas y del gas al foco frigorífico.

Con la Maquina de ciclo de Carnot se establece que el rendimiento de un ciclo cualquiera es inferior al ciclo de Carnot. Esto es debido a que el traslado de energía depende de condiciones de control artificial para no tener pérdidas por disipación.

Tramos y procesos del ciclo de Carnot

Entre las herramientas conceptuales de la ingeniería química, el ciclo de Carnot representa el origen de la creación de los principios pertenecientes a la segunda ley de termodinámica. El ciclo de Carnot se compone de varios tramos y procesos que te detallamos a continuación:

  • Expansión Isotérmica: del gas donde la cantidad de calor pasa del gas al foco frigorífico.
  • Expansión adiabática: donde la temperatura del gas disminuye.
  • Compresión isotérmica: donde la máquina genera una perdida de calor al ejercer fuerza en el gas.
  • Compresión adiabática: donde el sistema está térmicamente aislado y continúa afectando al gas, provocando que la temperatura vuelva a subir.

Máquinas térmicas (GIE)

La maquina de Ciclo de Carnot es la ingeniería mecánica que se desarrolla en dos vectores que estandarizan la cantidad de energía que se genera traspasando el calor y transformando esta dinámica en movimiento.

Aplicaciones de la máquina de Carnot

La máquina de ciclo de Carnot es la más eficiente posible, considerando la ausencia de desperdicio de energía en procesos como la fricción y asumiendo la no absorción de energía en los distintos tramos del ciclo.

En la búsqueda de responder si la fuerza motriz del calor tiene límites y si una máquina diseñada para trabajar a determinada temperatura puede tener perdidas de temperatura que contribuyan al trabajo del motor, Carnot desarrolló su investigación utilizando el vapor como desplazamiento generalizado y el calor como fuerza generalizada.

El ciclo de Carnot tiene la aplicabilidad correspondiente a procesos termodinámicos y electromecánicos fundamentales en motores o generadores de energía con bajo o nulo consumo de energías fósiles.

De la definición ofrecida anteriormente, se pueden deducir varias aplicaciones nada complejas, y que pertenecen a la vida diaria; varias de las cosas que consideramos mínimas e indispensables, son resultado de la aplicación práctica del ciclo de Carnot. Las más reconocidas son las máquinas térmicas, una pequeña parte de ellas, pues la mayoría por practicidad usa resistencias o quema de combustibles. Una máquina térmica es un conjunto de elementos mecánicos que permite intercambiar energía, generalmente a través de un eje, mediante la variación de energía de un fluido que varía su densidad significativamente al atravesar la máquina.


MAS INFORMACIÓN SOBRE EL CICLO DE CARNOT

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