El ciclo de Carnot describe un ciclo termodinámico ideal y reversible entre dos fuentes de temperatura que produce trabajo máximo. Consiste en cuatro procesos: expansión e isotérmica, expansión adiabática, compresión isotérmica y compresión adiabática, absorbiendo calor de una fuente caliente y cediéndolo a una fuente fría. El rendimiento es mayor cuanto mayor sea la diferencia de temperatura entre las fuentes.

1. Ciclo de
Carnot

2. El ciclo de Carnot es un ciclo
termodinámico ideal y reversible, entre
dos fuentes de temperatura, en el cual
el rendimiento es máximo.
Una máquina térmica que realiza
este ciclo se denomina máquina de
Carnot. Estas máquinas trabajan
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.
T1
T2
Q1
Q2
W

3. El rendimiento viene definido, como en todo ciclo,
por:
El η es mayor cuanto mayor sea T1 y menor sea
T2 . Una caldera de calefacción tiene mejor rendimiento
en invierno que en verano.
Es un ciclo teórico (ideal), no se puede ejecutar físicamente.
En un motor de gasolina (si el ciclo fuera
reversible), podríamos mover el cigüeñal introduciendo
los gases del tubo de escape y sintetizar la gasolina.
T2
= 1−
T1

4. El ciclo de Carnot consta
de 4 procesos:
a) Expansión isotérmica
(Proceso 1~2)
b) Expansión adiabática
(Proceso 2~3)
c) Compresión isotérmica
(Proceso 3~4)
d) Compresión adiabática
(Proceso 4~1

5. El fluido toma calor del foco
caliente Q1, el gas se expande
ΔV y realiza trabajo. a T=cte.
ΔU=0 Q=W
Todo el calor transferido es
convertido en trabajo:
Expansión isotérmica
(Proceso 1~2)
0 = U12 = Q12 – W12
Q12 = W12
W12 > 0

6. Expansión adiabática
(Proceso 2~3 )
El fluido realiza trabajo, ΔV
aumentando su volumen y
disminuye su temperatura de T1
a T2. Al enfriarse disminuye su
energía interna, con lo que
utilizando un razonamiento
análogo al anterior proceso:
Q23 = cte.
∆U23 < 0
∆U = Q - W
∆U = - ∆W
W23 > 0

7. Compresión isotérmica
(Proceso 3~4)
El fluido cede calor Q2 al
foco frio.
Al no cambiar la
temperatura tampoco lo
hace la energía interna, y
la cesión de calor implica
que hay que hacer un
trabajo sobre el sistema
disminuyendo el Volumen.
T34 = cte.
Q34 < 0
∆U23 = 0
∆U = Q - W
Q34 = W34
Q34 < 0
W34 < 0

8. Compresión adiabática
(Proceso 4~1)
El fluido recibe trabajo
disminuyendo su
volumen, y aumentando
su temperatura de T2 a
T1. La energía interna
aumenta y el calor es
nulo.
Q41 = cte.
∆U41 < 0
∆U = Q - W
∆U41 = - ∆W41
W41 < 0