¿Por qué el ciclo de Carnot no se usa con motores reales?

Answer 1

El ciclo de Carnot fue desarrollado por Nicolas Léonard Sadi Carnot, el “Padre de la termodinámica”, en 1824. Carnot estudió los fundamentos de la tecnología de máquinas de vapor y en 1824 publicó su trabajo Reflexiones sobre el poder motriz del fuego. Desarrolló el ciclo para mostrar que la cantidad de trabajo desarrollado dependía de la diferencia de temperatura, y que incluso en condiciones ideales, no todo el calor suministrado podía convertirse en trabajo, es decir, había que rechazar algo de calor.

El ciclo ideal de Carnot consta de 4 procesos:

1. Compresión isotérmica reversible – Proceso 1–2
2. Compresión isentrópica del gas – Proceso 2–3
3. Expansión isotérmica reversible – Proceso 3–4
4. Expansión isentrópica del gas – Proceso 4–1

Parcela fotovoltaica del motor Carnot

Trama TS del motor Carnot

(Fuente de la imagen – Wikipedia)

Entonces, ¿por qué el Carnot no se puede usar prácticamente?

Porque consta de 4 procesos reversibles que no pueden realizarse en condiciones de la vida real, incluso en las situaciones más idealizadas.

Considere los procesos:

1. Compresión isotérmica reversible: la masa de gas se está comprimiendo, lo que hará que su temperatura suba y el calor debe rechazarse para mantener la temperatura constante. Para llevar a cabo el proceso a temperatura constante, es necesario rechazar el calor al mismo ritmo que se suministra energía en forma de trabajo de desplazamiento. Para lograr esto, todo el proceso debe llevarse a cabo a una velocidad muy lenta, de modo que cada estado intermedio sea un estado de equilibrio, es decir, un proceso cuasiestático. Aparte de esto, hay efectos disipativos que están presentes. Esto significa que este proceso no es posible, e incluso si fuera así, tendría que llevarse a cabo tan lentamente, que tomaría años solo completar un ciclo. Lo mismo es cierto para la expansión isotérmica reversible.
2. Compresión adiabática reversible: ahora el gas debe comprimirse de manera adiabática, lo que significa que no debe entrar ni salir calor del gas. Esto no es posible ya que en el mundo real no hay material que actúe como aislante perfecto. Lo más cerca que podemos llegar es llevar a cabo el proceso muy rápido, de modo que no haya tiempo para que fluya el calor. Sin embargo, esto iría acompañado de efectos disipativos, lo que significaría pérdidas y desviaciones del ciclo ideal. Lo mismo se aplica a la expansión adiabática reversible.

Todos estos factores significan que en condiciones del mundo real nunca podríamos lograr el ciclo ideal de Carnot. E incluso si pudiéramos lograr condiciones cercanas a las ideales eliminando todas las fuentes de pérdidas en condiciones cuidadosamente controladas, los procesos isotérmicos tendrían que llevarse a cabo tan lentamente que no sería factible utilizar el motor como una fuente viable de Trabajo mecánico.

El objetivo principal del ciclo Ideal Carnot es simplemente ser un concepto teórico que proporcionará los límites superiores absolutos en el rendimiento de los motores, con los que se compararán otros motores.

Answer 2

El ciclo de Carnot fue teorizado por el físico francés Sadi Carnot en 1824 , comprende principalmente 4 procesos reversibles internamente, que son:

1: expansión isotérmica internamente reversible

2: expansión adiabática internamente reversible

3: compresión isotérmica internamente reversible

4: compresión adiabática internamente reversible

Ahora, los motores reales en primer lugar son irreversibles, es decir, los 4 procesos que constituyen un ciclo no son isentrópicos debido a diversas irreversibilidades como la fricción, la transferencia de calor a la pared aislante (ya que la pared totalmente adiabática no es prácticamente posible), etc.

La segunda cosa a tener en cuenta es que todos los procesos reversibles en el ciclo de carnot son muy, muy lentos para hacer que los procesos sean casi estáticos y, por lo tanto, reversibles. Mientras que los motores reales funcionan en procesos rápidos que no son casi estáticos, por lo que son irreversibles.

Los procesos de transferencia de calor (procesos isotérmicos) en el ciclo de carnot ocurren a temperatura constante de la fuente o el sumidero y el aire dentro del motor (se supone una temperatura muy pequeña y despreciable. Diferencia dT ). Para que tales transferencias de calor ocurran a temperaturas constantes, el área en contacto para transferir calor debe ser infinita, lo que de nuevo no es posible prácticamente. Además, en los motores reales, la transferencia de calor ocurre con variaciones repentinas de temperatura .

En el motor de carnot, se supone que el pistón no tiene masa, lo que de nuevo no es prácticamente posible.

Los ciclos reales funcionan más bien en diferentes ciclos, a saber:

Ciclo Otto : para motor de encendido por chispa.

Ciclo diésel : para motor de encendido por compresión.

Doble ciclo : en motores modernos.

Ciclo de Stirling y Erricson : use los regeneradores para mejorar la eficiencia.

Ciclo Brayton : en turbinas de gas y motores a reacción.

Teóricamente, los ciclos de Stirling y Erricson tienen una eficiencia teórica igual al ciclo de carnot ya que los procesos en estos ciclos están muy cerca de ser reversibles, estos motores aún están bajo investigación y se están mejorando para ser utilizados en tecnologías futuras en automóviles, camiones y otros vehículos pesados.

Todos los otros motores tienen eficiencias teóricas más bajas que el motor carnot debido a los hechos mencionados anteriormente.

Answer 3

El ciclo de Carnot para un motor térmico reversible consta de 2 procesos isotérmicos y 2 procesos isentrópicos como se muestra a continuación:

• Para un proceso isotérmico (compresión), cualquier calor generado se expulsa rápidamente a los alrededores, manteniendo así una temperatura constante. Para lograr esto, el proceso debe llevarse a cabo a una velocidad muy lenta y el material de la pared del cilindro del motor debe comportarse como un conductor perfecto de calor.
• Para un proceso isentrópico (compresión), no debe agregarse ni expulsarse calor del cilindro. Para lograr esto, el proceso debe llevarse a cabo a una velocidad muy rápida y el material de la pared del cilindro debe actuar como un aislante perfecto del calor.
• Ahora el ciclo del motor térmico de Carnot es imposible prácticamente debido a las siguientes razones

1. Los procesos isotérmicos e isentrópicos no son posibles prácticamente en primer lugar.
2. Como se indicó anteriormente, el motor debe funcionar a una velocidad muy alta y muy baja sucesivamente, lo que no es prácticamente posible.
3. El material de la pared del cilindro debe ser perfectamente conductor y perfectamente aislante sucesivamente y dicho material no puede existir.

• El propósito principal del ciclo de Carnot es dar un estándar teórico para varios ciclos que operan entre un rango de temperatura dado.

Answer 4

Porque es un hipotético ciclo ideal. Lo que sea ideal, no es posible en usos prácticos o prácticos del mundo. Lo expandiré para ti a continuación.

Para el ciclo de Carnot, el gas se considera gas ideal y los límites que contienen este gas están aislados (isotérmicos) y se instala una polea móvil sin fricción que ingresa a ese contenedor.

En el ciclo de Carnot hay 4 procesos que tienen lugar. Son:-

1. Expansión isotérmica de gas ideal,
2. Expansión adiabética de polea móvil sin fricción,
3. Compresión isotérmica de gas ideal,
4. Compresión adiabética de polea móvil sin fricción.

Entonces, en total hay principalmente 2 procesos adiabéticos reversibles y 2 procesos isotérmicos reversibles.

Su pregunta era ¿por qué no se usa?

Porque Adiabetic es un proceso muy rápido e Isothermal es un proceso muy lento. En la naturaleza, un proceso lento y rápido no puede funcionar simultáneamente.

Esta es la razón por la cual el ciclo de carnot se considera ideal e hipotético y no se puede usar con motores que prácticamente funcionan. Además, ser ideal lo hace 100% eficiente y, como sabemos, los motores modernos ni siquiera están cerca del 50%.

Explora más.

Answer 5

El ciclo de Carnot consta de 4 procesos, a saber: – 1. compresión adiabática reversible 2. adición de calor isotérmico reversible 2. expansión adiabática reversible y 4. rechazo de calor isotérmico reversible. así que primero hablemos sobre el proceso reversible, un proceso en el que el sistema y sus alrededores pueden volver a su estado inicial sin producir ningún efecto externo, es decir, siguiendo el mismo camino. Ahora cualquier proceso puede volverse irreversible de dos maneras: 1. por causas externas (como la transferencia de calor) y 2. causas internas (como la fricción b / n del pistón y las paredes del cilindro).

Ahora, volviendo a los procesos, sin embargo, puede lograr una compresión y expansión adiabática reversible (proporcionando una pared adiabática y suponiendo que las paredes del pistón y el cilindro son extremadamente suaves y sin fricción), pero el verdadero problema es lograr un proceso isotérmico reversible. Cada vez que se produce una transferencia de calor b / n, se generan dos entropías corporales de temperatura finita en el universo y hacen que el proceso sea irreversible. Sin embargo, para lograr un proceso isotérmico reversible, la diferencia de temperatura b / n dos cuerpos debe ser infinitesimal pequeña, es decir, si el fluido de trabajo tiene una temperatura de 373K dentro del cilindro, entonces la temperatura de la fuente que transfiere calor al fluido debe ser 373.1 (también debe reemplazar el pared adiabática con una diatérmica para hacer posible la transferencia de calor y debe cambiarla después de cada proceso) y también debe dar algo de tiempo al líquido para expandirse y volver a la temperatura de 373.1 a 373 y repetir este proceso hasta completar la adición de calor El proceso finalmente hace que este proceso sea muy lento. Eso lo hace prácticamente imposible.

Answer 6

En un ciclo de Carnot, el fluido de trabajo se calienta primero isotérmicamente, es decir, a temperatura constante. En la práctica es muy difícil mantener la adición de calor isotérmico. La mayoría de los ciclos prácticos son a presión constante o a volumen. Como en los ciclos otto y diesel.

Después de que el fluido se ha calentado isotérmicamente, se retira del depósito caliente y se deja expandir adaiabáticamente, lo que también es prácticamente muy difícil de lograr.

Luego, el líquido se comprime isotérmicamente (es bastante difícil de simular en un laboratorio) y luego viene la compresión adiabática.

Todas las condiciones mencionadas anteriormente son difíciles de lograr y mucho menos un motor Carnot práctico tendría que funcionar entre estas condiciones, lo que es aún más difícil.

Por lo tanto, un motor Carnot no se puede hacer prácticamente y se llama motor teórico.

Espero eso ayude.

Answer 7

El ciclo de Carnot no es práctico debido a sus supuestos considerados.

Algunos de esos supuestos son: –

1.El movimiento del pistón no debe desarrollar ninguna ficción durante el movimiento.

2.Las paredes del cilindro se consideran aislantes perfectos, pero la parte de la cabeza debe actuar perfectamente como conductor y aislante.

3.El medio de trabajo es gas perfecto.

4. La transferencia de calor no afecta las temperaturas de la fuente y del sumidero.

5.compresión y expansión son reversibles.

El uso del ciclo de Carnot es simplemente comparar la eficiencia de otros motores con él.

Como ningún motor puede tener más eficiencia que el ciclo Carnot.

Espero que entiendas..:)

Answer 8

Para una fácil comprensión, déjame ir menos técnico.

El ciclo de Carnot es muy básico o debería decir la versión más básica del ciclo termodinámico para un motor. Se basa en condiciones y suposiciones ideales que tienen muy poca similitud con lo que sucede dentro del motor porque muchos factores que deberían considerarse en la realidad se ignoran en el ciclo de carnot al considerar los procesos ideales. Para estudiar el ciclo termodinámico en los motores (motores reales según usted) fácilmente, necesitamos desarrollar un ciclo que se asemeje cada vez más a los procesos reales que ocurren dentro de un motor, considerando la mayoría de los factores pero al mismo tiempo manteniendo la complejidad menos suficiente para estudiarlo cómodamente con un mínimo de errores.

Por lo tanto, un ciclo más complejo que el ciclo de carnot pero menos complejo que la realidad se utiliza en el estudio del motor real.

Answer 9

El ciclo de Carnot es un ciclo ideal y teórico que consiste en procesos adiabáticos e isotérmicos. En estos procesos, los procesos adibáticos e isotérmicos no son posibles prácticamente porque los procesos isotérmicos son muy lentos.

Answer 10

El ciclo de motor térmico más eficiente es el ciclo de Carnot, que consta de dos procesos isotérmicos y dos procesos adiabáticos. El ciclo de Carnot puede considerarse como el ciclo de motor térmico más eficiente permitido por las leyes físicas. Cuando la segunda ley de la termodinámica establece que no todo el calor suministrado en un motor térmico se puede utilizar para hacer el trabajo, la eficiencia de Carnot establece el valor límite en la fracción de calor que se puede utilizar.

Para acercarse a la eficiencia de Carnot, los procesos involucrados en el ciclo del motor térmico deben ser reversibles y no implican cambios en la entropía. Esto significa que el ciclo de Carnot es una idealización, ya que ningún proceso real del motor es reversible y todos los procesos físicos reales implican un aumento de la entropía.

Answer 11

La razón básica por la que no usamos el ciclo carnot es que en el ciclo carnot durante el proceso de adición de calor tenemos que poner la fuente de calor en contacto con el medio de trabajo del motor y necesitamos reemplazarla con una cubierta adiabática para expansión y compresión. proceso. Para el rechazo de calor tenemos que poner el fregadero en contacto con el fluido de trabajo. Lo que hace que la operación sea complicada y menos factible.

Answer 12

Es un ciclo hipotético con trabajo adiabático y transferencia de calor isotérmica, significa alimentar este ciclo con calor, debe violar la ley cero de TD, NO CONFUNDIR LA ADICIÓN DE CALOR ISOTÉRMICO (NO ES POSIBLE) CON TRABAJO ISOTÉRMICO (POSIBLE)

Answer 13

Debido a que el ciclo de Carnot es un ciclo ideal y no es posible realizarlo físicamente. Cuando la segunda ley de la termodinámica establece que no todo el calor suministrado en un motor térmico puede usarse para hacer el trabajo, la eficiencia de Carnot establece el valor límite en la fracción de El calor que se puede utilizar .

Answer 14

El ciclo de Carnot es un ciclo ideal. No podemos producir un motor que tenga paredes adiabáticas en un momento y pared diatérmica en el siguiente. Además, los procesos reversibles son a menudo cuasiestáticos, lo que requiere un tiempo infinito para su finalización. Por lo tanto, aunque es el estándar de comparación, no se puede convertir en motores de la vida real.

Answer 15

El ciclo de Carnot no se puede implementar prácticamente incluso después de descuidar algunas irreversibilidades internas pequeñas porque la eficiencia del ciclo de Carnot depende de la temperatura de la fuente y el sumidero (T * -T / T *).

Además, la temperatura del sumidero no se puede controlar en una situación práctica, ya que en una situación práctica el sumidero es la atmósfera o el río cuya temperatura no se puede controlar.

Por lo tanto, la eficiencia del ciclo de carnot en la situación práctica depende de la temperatura de la fuente. A mayor temperatura de la fuente, mayor es la eficiencia.

Ahora, en una situación práctica, la adición de calor isotérmico se puede realizar durante el cambio de fase del fluido de trabajo (calor latente).

Ahora, a medida que aumenta la temperatura, la latencia de la vaporización disminuye para una sustancia, por lo que la cantidad de calor isotérmico disminuye a alta temperatura. También en estado crítico y por encima de él, es imposible agregar calor isotérmicamente.

Por lo tanto, a alta temperatura aumenta la eficiencia, pero la producción de trabajo disminuye a medida que disminuye la cantidad de adición de calor.

A baja temperatura, la salida aumenta a medida que se puede agregar más calor pero la eficiencia disminuye.

Por lo tanto, el ciclo de carnot no es adecuado para situaciones prácticas.

Answer 16

Debido a que el ciclo de Carnot es un ciclo ideal y no es posible realizarlo físicamente. Cuando la segunda ley de la termodinámica establece que no todo el calor suministrado en un motor térmico puede usarse para hacer el trabajo, la eficiencia de Carnot establece el valor límite en la fracción de El calor que se puede utilizar .

Answer 17

El ciclo de Carnot consta de dos procesos isotérmicos y dos adiabáticos.

El ciclo de Carnot no se usa prácticamente porque

1. El proceso isotérmico es un proceso muy lento y el proceso adiabático es un proceso muy rápido . Prácticamente es muy difícil lograr procesos rápidos y lentos uno tras otro
2. Incluso si es posible, habrá un alto nivel de fluctuaciones en la velocidad del motor térmico. Es prácticamente realmente difícil mantener una velocidad constante continua.

Answer 18

El ciclo de Carnot solo es posible en estado ideal, por lo tanto, descuida todas las fricciones y todo lo demás, y se basa en el material de trabajo, que también es un caso ideal para la eficiencia de un motor y para un motor pequeño comparable hoy en día, se utilizan motores como el motor Otto

Answer 19

El ciclo de carnot es un ciclo imaginario (ideal) que proporciona una eficiencia del 100%, lo que significa que toda la entrada de calor se convierte en trabajo, pero de acuerdo con la segunda ley de la termodinámica, el calor no se convierte completamente en trabajo. entonces el ciclo de carnot no sigue estas reglas y el ciclo de carnot no se usa en motores reales.

Answer 20

El ciclo de Carnot no se usa en el motor real porque el ciclo de Carnot contiene cuatro procesos reversibles, pero en realidad no podemos obtener el proceso reversible.

Entonces no podemos usar el ciclo de Carnot en los motores.