Ciclo de Carnot - Toda Matéria

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Ciclo de Carnot
Rosimar Gouveia Professora de Matemática e Física
O Ciclo de Carnot é um ciclo particular de
transformações termodinâmicas de um gás
ideal.
É composto por duas transformações
isotérmicas e duas transformações
adiabáticas.
Foi descrito e analisado pelo engenheiro
francês Sadi Carnot, em 1824, em seus
estudos sobre as máquinas térmicas.
O ciclo de Carnot pode ser descrito pelas
seguintes etapas:
O gás sofre uma transformação isotérmica. Se expande e absorve a quantidade
de calor Q  de uma fonte quente à temperatura T .
Após a transformação isotérmica, o gás sofre uma transformação adiabática
(sem trocas de calor com o meio). Como se expande adiabaticamente, sua
temperatura cai para um valor T .
Em seguida, o gás sofre uma compressão isotérmica e libera uma quantidade de
calor Q  para a fonte fria à temperatura T .
Finalmente, retorna a condição inicial após sofrer uma compressão adiabática.
Diagrama do Ciclo de Carnot
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Diagrama do Ciclo de Carnot
Teorema de Canot
A grande importância do ciclo de Carnot se deve ao teorema a seguir:
Nenhuma máquina térmica que opere entre duas dadas fontes, às
temperaturas T  e T , podem ter maior rendimento que uma máquina de
Carnot operando entre estas mesmas fontes.
A máquina de Carnot é uma máquina térmica que opera segundo o ciclo de Carnot.
Todas as máquinas de Carnot apresentam o mesmo rendimento, desde que operem
com as mesmas temperaturas.
Fórmula
Para o cálculo do rendimento de uma máquina de Carnot usamos a seguinte fórmula:
Sendo,
R o rendimento da máquina de Carnot.
T a temperatura da fonte quente em Kelvin (K)
T  a temperatura da fonte fria em Kelvin (K)
Para sabe mais, veja também:
Termodinâmica
Primeira Lei da Termodinâmica
Segunda Lei da Termodinâmica
Terceira Lei da Termodinâmica
Entropia
Exercícios Resolvidos
1) Qual o rendimento de uma máquina de Carnot que opera entre as temperaturas de
27ºC e 227ºC ?
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2) ENEM - 2016 (2ª aplicação)
Até 1824 acreditava-se que as máquinas térmicas, cujos exemplos são as máquinas a
vapor e os atuais motores a combustão, poderiam ter um funcionamento ideal. Sadi
Carnot demonstrou a impossibilidade de uma máquina térmica, funcionando em
ciclos entre duas fontes térmicas (uma quente e outra fria), obter 100% de
rendimento.
Tal limitação ocorre porque essas máquinas
a) realizam trabalho mecânico.
b) produzem aumento da entropia.
c) utilizam transformações adiabáticas.
d) contrariam a lei da conservação de energia.
e) funcionam com temperatura igual à da fonte quente.
Veja também:
Exercícios sobre Termodinâmica
Potência mecânica e rendimento
Veja também
Ver Resposta
Como citar?
Termodinâmica
Segunda Lei da Termodinâmica
Primeira Lei da Termodinâmica
Entropia
Lei de Hess
Potência mecânica e rendimento
Terceira Lei da Termodinâmica: o que é, entropia e zero absoluto
Exercícios sobre termodinâmica
Rosimar Gouveia
Bacharel em Meteorologia pela Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ) em 1992, Licenciada
em Matemática pela Universidade Federal Fluminense (UFF) em 2006 e Pós-Graduada em Ensino
de Física pela Universidade Cruzeiro do Sul em 2011.
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