Un ciclo termodinámico es una serie de procesos en los que un sistema regresa a su estado inicial, con sus propiedades termodinámicas sin cambios. La suma de calor y trabajo recibidos por el sistema debe ser igual a la suma de calor y trabajo realizados. En un diagrama presión-volumen, un ciclo forma una curva cerrada donde el área indica el trabajo total. Algunos ejemplos de ciclos son el ciclo de Carnot, el ciclo de refrigeración y el ciclo Otto para motores de gasolina.

1. Lorena Sánchez
Física
Termodinámica
ECCI

2. Se denomina ciclo termodinámico a cualquier serie
de procesos termodinámicos tales que, al transcurso de
todos ellos, el sistema regrese a su estado inicial; es decir
que la variación de las magnitudes termodinámicas
propias del sistema sea nula.
No obstante, a variables como el calor o el trabajo no es
aplicable lo anteriormente dicho ya que éstas no
son funciones de estado del sistema, sino transferencias
de energía entre éste y su entorno. Un hecho
característico de los ciclos termodinámicos es que
la primera ley de la termodinámica dicta que: la suma de
calor y trabajo recibidos por el sistema debe de ser igual a
la suma de calor y trabajo realizados por el sistema.

3. «El círculo de la imagen representa a un sistema que
evoluciona a través de ciclos termodinámicos.»

4. Representado en un diagrama
P-V (presión / volumen específico), un ciclo
termodinámico adopta la forma de una curva
cerrada. En este diagrama el volumen de un
sistema es representado en abscisas y la presión en
ordenadas de forma que como, se tiene que el
trabajo por cambio de volumen (o en general, si no
se usa una rueda de paletas o procedimiento
similar) es igual al área descrita entre la línea que
representa el proceso y el eje de abscisas.

5. El sentido de avance , indicado por las puntas de
flecha, nos indica si el incremento de volumen es
positivo (hacia la derecha) o negativo (hacia la
izquierda) y, como consecuencia, si el trabajo es
positivo o negativo, respectivamente.
Por lo tanto, se puede concluir que el área
encerrada por la curva que representa un ciclo
termodinámico en este diagrama, indica el trabajo
total realizado (en un ciclo completo) por el
sistema, si éste avanza en sentido horario o, por el
contrario, el trabajo total ejercido sobre el sistema
si lo hace en sentido anti horario.

6. La obtención de trabajo a partir de dos fuentes
térmicas a distinta temperatura se emplea para
producir movimiento, por ejemplo en los motores o
en los alternadores empleados en la generación
de energía eléctrica. El rendimiento es el principal
parámetro que caracteriza a un ciclo termodinámico,
y se define como el trabajo obtenido dividido por el
calor gastado en el proceso, en un mismo tiempo de
ciclo completo si el proceso es continuo.

7. Este parámetro es diferente según los múltiples tipos
de ciclos termodinámicos que existen, pero está
limitado por el factor o rendimiento del Ciclo de
Carnot.
*Bomba térmica
Un ciclo termodinámico inverso busca lo contrario al
ciclo termodinámico de obtención de trabajo. Se aporta
trabajo externo al ciclo para conseguir que la
trasferencia de calor se produzca de la fuente más fría
a la más caliente, al revés de como sucedería
naturalmente.

8. Esta disposición se emplea en las máquinas de
aire acondicionado y en refrigeración.

9. El ciclo de Carnot se produce cuando un equipo que
trabaja absorbiendo una cantidad de calor Q1 de la
fuente de alta temperatura y cede un calor Q2 a la de
baja temperatura produciendo un trabajo sobre el
exterior. El rendimiento viene definido, como en todo
ciclo, por
y, como se verá adelante, es mayor que cualquier
máquina que funcione cíclicamente entre las mismas
fuentes de temperatura. Una máquina térmica que
realiza este ciclo se denomina máquina de Carnot.

10. Como todos los procesos que tienen lugar en el
ciclo ideal son reversibles, el ciclo puede invertirse.
Entonces la máquina absorbe calor de la fuente fría
y cede calor a la fuente caliente, teniendo que
suministrar trabajo a la máquina. Si el objetivo de
esta máquina es extraer calor de la fuente fría se
denomina máquina frigorífica, y si es extraer calor
de la fuente caliente, bomba de calor.

11. «Esquema de una máquina de Carnot. La máquina
absorbe calor desde la fuente caliente T1y cede calor
a la fría T2 produciendo trabajo.»

12. El ciclo Otto es el ciclo termodinámico que se aplica en
los motores de combustión interna de encendido
provocado (motores de gasolina). Se caracteriza porque en
una primera aproximación teórica, todo el calor se aporta a
volumen constante.