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Ciclo de Carnot

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CICLO DE CARNOT 
 
O motor de Carnot é um ciclo teórico termodinâmico proposto por Leonard 
Carnot. Dá a estimativa da eficiência máxima possível que uma máquina térmica 
durante o processo de conversão de calor em trabalho e inversamente, 
trabalhando entre dois reservatórios, pode possuir. 
 
 
Como todos os processos que ocorrem no ciclo ideal são reversíveis, o ciclo 
pode ser revertido e a máquina absorveria calor da fonte fria e daria calor à fonte 
quente, tendo que fornece trabalho para a máquina. Se o objetivo dessa máquina 
é extrair calor da fonte fria (para mantê-la fria), ela é chamada de máquina de 
refrigeração, e se é para transferir calor para a fonte quente, é chamada de 
bomba de calor. 
O ciclo de Carnot nesta máquina térmica consiste em dois processos 
isentrópicos e dois isotérmicos. 
 
 
Processos 
 
Processo 1-2: Expansão Isotérmica Reversível (T H = const) 
Durante este processo, o calor é absorvido. Gás expande-se de forma reversível 
à temperatura constante T H . 
 
Processo 2-3: Expansão Adiabática Reversível (Isentrópica) 
Este processo é isentrópico. O motor é perfeitamente isolado para que nenhum 
calor seja perdido e absorvido. Gás continua a expandir-se lentamente até a 
temperatura cair a partir de t H a T L . 
 
Processo 3-4: Compressão isotérmica reversível (T L = const) 
Depois que o gás atinge a baixa temperatura T L , alguma força externa é 
aplicada ao motor para que o gás possa ser comprimido. Uma vez que a 
temperatura permanece constante em T L , nenhuma mudança de energia 
interna do gás ocorre, se assumirmos que o gás é o gás ideal. Sabendo a partir 
da 1 r lei da termodinâmica, obtém-se uma conclusão de que o calor deve ser 
transferido do motor para reservatório de baixa temperatura. 
 
Processo 4-1: Compressão Adiabática Reversível (Isentrópica) 
Este processo é isentrópico. O motor é perfeitamente isolado para que nenhum 
calor seja perdido e absorvido. O gás continua a ser comprimido lentamente até 
que a temperatura se eleva a partir de T G para T H . O processo chega ao fim ao 
atingir seu estado inicial (estado 1). 
A eficiência térmica do motor térmico de Carnot pode ser calculada com a 
expressão geral: 
 
 
O propósito de qualquer motor é transformar o máximo possível de energia 
extraída em trabalho. O motor de Carnot (ou seja, o motor de uma máquina 
térmica que opera no Ciclo de Carnot) necessariamente possui eficiência térmica 
menor que a unidade – ou seja, essa eficiência térmica é menor que 100%. Isto 
mostra que apenas parte da energia extraída em forma de calor de um 
reservatório de alta temperatura está disponível para realizar trabalho. O resto é 
liberado para o reservatório de baixa temperatura. 
 
A máquina operante no Ciclo de Carnot independe da substância com que 
trabalhe. Ou seja, o rendimento de uma máquina térmica é função exclusiva das 
temperaturas que formam os corpos quente e frio. Logo, duas máquinas térmicas 
diferentes que operem sob mesma temperatura (no Ciclo de Carnot) possuem 
rendimentos iguais. 
Observação: um rendimento igual a 100%, como idealizavam os inventores, é 
fisicamente impossível: para o rendimento máximo, todo calor que vem da fonte 
quente deveria ser convertido em trabalho. Isto só ocorreria se a temperatura da 
fonte fria fosse zero absoluto.

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