Divulgación maquina de carnot

[skynet]

tengo una curiosidad:

¿alguna vez se ha construido realmente una máquina que funcione por el ciclo de carnot?

saludos

[GNzcuber]

Re: maquina de carnot

Hola supernena,

Por supuesto, las neveras, aires acondicionados funcionan con el ciclo de carnot, ya que es el único (que yo sepa) que puede ser reversible y se aprovecha esta propiedad. Pero, por supuesto, que aún no se ha llegado al rendimiento de Carnot, ya que hay pérdidas de energía por muchos motivos.

¡Saludos!

[skynet]

Re: maquina de carnot

a mi me parece que ni las neveras ni los aires acondicionados son reversibles (ninguna máquina real lo es)....pero es posible que sus compresiones y expansiones sean adiabaticas y que las transferencias de calor sean isotermas...por lo que sería lo mas parecido a un ciclo se carnot funcionando a la inveresa........pero yo preguntaba por una maquina que siguiera el ciclo de carnot y produjese trabajo.

saludos

[GNzcuber]

Re: maquina de carnot

Hola,

Son reversibles, el sistema de una nevera es el mismo que el de una bomba de calor, mientras que éste produce calor realizando trabajo, lo que concuerda con nuestra intuición natural (segunda ley de la Termodinámica), la nevera hace el proceso inverso, extrae el calor de un sitio realizando trabajo. Por supuesto que se usan gases refrigerantes, una nevera no es eterna por mucho que la cuides.

Como acabo de decir, la nevera sí produce trabajo para extraer el calor, pero si estás pensando en un motor Otto o Diesel, pues creo que no encontrarás nada, ya que el ciclo de Carnot debe ser cuasiestático y los vehículos usan motores de combustión interna.

¡Saludos!

[lucass]

Re: maquina de carnot

Lo que dice supernena es cierto, las máquinas reales no son reversibles, pues los procesos reales difícilmente lo son. Se podrá reproducir en el laboratorio algo muy similar, al igual que en el laboratorio se "produce" una superficie "casi sin rozamiento".
Ahora bien, si se ha construido algún motor que opere con dos isotermas y dos adiabáticas (según lo que dicta Carnot) lo desconozco. Creo que ésa es tu pregunta y no sé la respuesta. Lo que sí está claro es que el de Carnot es un ciclo ideal al cual uno se podrá aproximar con muchas dificultades en la práctica, y en ningún caso obtendrá uno un rendimiento igual al de Carnot debido a la irreversibilidad de los procesos.
Saludos

[skynet]

Re: maquina de carnot

amigo GNzcuber,

1-una nevera y una bomba de calor hacen lo mismo: transfieren calor del foco frio al foco caliente para lo que consumen trabajo, ninguna de ellas produce trabajo, ambas lo consumen.

2-no existe ninguna maquina real reversible, si existiera sería posible el movimiento perpetuo.

3-toda máquina reversible debe tener exactamente el rendimiento del ciclo de carnot, no podría tener menos y ser reversible a la vez, de lo contrario violaría el segundo principio de la termodinámica, de modo que es contradictorio decir:

"ya que es el único (que yo sepa) que puede ser reversible y se aprovecha esta propiedad. Pero, por supuesto, que aún no se ha llegado al rendimiento de Carnot".

saludos

[Metaleer]

Re: maquina de carnot

Realmente, el Segundo Principio de la Termodinámica no impide los procesos reversibles, sólo establece que estos procesos son la frontera entre lo posible y lo no posible. Lo que sí es cierto es que los procesos espontáneos de la naturaleza nunca son reversibles, pero hay otros tipos de procesos, controlados por un agente, que bajo ciertas circunstancias sí pueden ser considerados como reversibles. Por ejemplo, la tracción lenta (dentro de la zona elástica desde luego) de una probeta de acero.

2-no existe ninguna maquina real reversible, si existiera sería posible el movimiento perpetuo.

Depende de lo que entiendas por móvil perpetuo. Como ya dije, una máquina reversible no viola el Segundo Principio de la Naturaleza, pero sí podría tratarse de lo que algunos autores llaman Móvil Perpetuo de Tercera Especie. Hoy en día, el móvil perpetuo de tercera especie se define de dos formas, dependiendo del libro que tengas:

1. Siguiendo la nomenclatura estándar, algunos autores lo definen como cualquier dispositivo que viola el Tercer Principio de la Termodinámica. Está claro que aquí no estamos hablando de nada que alcance 0 K.
2. Otros lo definen como un dispositivo que funcionando según un ciclo termodinámico, presenta un carácter totalmente reversible, es decir, que cada uno de los procesos del ciclo termodinámico son reversibles en el sentido estricto, es decir, que son cuasiestáticos (piénsalo - ¡este requisito exige que el ciclo esté operando un tiempo infinito!) y que no presentan nada de rozamiento mecánico ni histéresis ni ningún mecanismo de pérdida de energía. Esto es lo que sería un ciclo reversible de verdad, y aunque se usan como modelos teóricos para establecer rendimientos máximos de máquinas reales irreversibles, su construcción es imposible ya que es imposible eliminar la disipación de forma total en un sistema mecánico. Pero un par de comentarios:

Que un proceso sea cuasiestático o no en Termodinámica lo suelen definir como un proceso que sólo se aleja del equilibrio de forma infinitesimal en cada instante en el que tal proceso se esté realizando. Esto implica que el proceso se tiene que realizar de forma lenta, pero es que mire usted... ¿qué es eso de lento? En nuestra órbita en torno al sol nosotros nos estamos moviendo a una velocidad bastante asombrosa, pero comparados con la luz, somos unos paquetes. Es que eso de "lento" es relativo. ¿Comparado con qué? Aquí es donde se introduce el concepto de tiempo de relajación: es el tiempo que tarda un sistema termodinámico en evolucionar de forma espontánea hasta un estado de equilibrio, y algunos autores lo suelen denotar con la letra $\tau$. Entonces, se dice que un proceso es cuasiestático si el tiempo que tarda en realizarse, $t$, es mucho mayor que $\tau$, es decir,

$$t \gg \tau \Leftrightarrow \text{Proceso~cuasiest\'{a}tico}$$

La introducción del tiempo de relajación $\tau$ se realiza por dos motivos:

• Para pasar de las connotaciones cualitativas de la palabra "lento" a algo cuantitativo.
• Para solucionar el asunto de que en los procesos cuasiestáticos verdaderos, el tiempo transcurrido es infinito.

El otro comentario es que, aunque las pérdidas energéticas por disipación son imposibles de evitar del todo, ya se han desarrollado sistemas mecánicos con pérdidas energéticas irreversibles muy reducidas. Por ejemplo, existen volantes de inercia que una vez puestos en marcha, y con ninguna carga, se pararían en años.

Saludos.