Teoria

Bora aprender tudo sobre o Ciclo de Carnot e arrasar nas provas de termodinâmica!

O ciclo de carnot foi desenvolvido pelo engenheiro Sadi Carnot, em 1824, em seus estudos sobre as máquinas térmicas.

No ciclo de Carnot, um gás ideal passa por quatro transformações termodinâmicas, descritas a seguir:

  • Expansão isotérmica - O gás sofre uma expansão, mantendo sua temperatura constante, e absorve calor de uma fonte quente à temperatura (Representado pela curva 2-3 na figura abaixo);
  • Expansão adiabática - O gás se expande adiabaticamente, ou seja, sem ocorrer troca de calor com o meio, e por isso sua temperatura cai para um valor (Representado pela curva 3-4 na figura);
  • Compressão isotérmica - O gás sofre uma compressão e libera calor para uma fonte fria à tempratura (Representado pela curva 4-1 na figura);
  • Compressão adiabática - O gás retorna a condição inicial ao comprimir adiabaticamente, voltando para a tempratura (Representado pela curva 1-2 na figura)

Transformações que ocorrem no Ciclo de Carnot
Transformações que ocorrem no Ciclo de Carnot

A principal característica do ciclo de Carnot e que faz ele ser tão famoso é que ele é o ciclo que tem o MAIOR rendimento possível entre duas temperaturas. Ou seja, para um mesmo intervalo de temperatura , não existe nenhum outro ciclo com rendimento maior que o rendimento do ciclo de Carnot.

E é daí que vem o Teorema de Carnot:

Enunciado do Teorema de Carnot
Enunciado do Teorema de Carnot

Rendimento no Ciclo de Carnot

No ciclo de Carnot, o rendimento é dado pela seguinte fórmula:

Onde:

  • é a eficiência do ciclo de Carnot;
  • é a temperatura da fonte fria, que também pode ser chamada de , e;
  • é a temperatura da fonte quente, que também pode ser chamada de .

Vamos fazer um exemplo aqui: Qual o rendimento de um ciclo de Carnot que opera entre as temperaturas e ?

RESOLUÇÃO:

A temperatura da fonte fria é sempre menor que a da fonte quente: $T_F

Desse modo, o rendimento será:

Isso quer dizer que, entre e , nenhum outro ciclo tem eficiência maior que !

Maneiro, não é?

É isso que temos para te falar sobre o Ciclo de Carnot.

Vamos fazer um acordo? Você assiste esse vídeo aqui em seguida, só para revisar e fixar mais tudo o que vimos aqui e depois partiu exercícios. Estamos combinados?

Rendimento no Ciclo de Carnot

Exercícios de Livros Relacionados