Aunque pueda parecer complicada, la termodinámica se basa en unos pocos principios básicos. Una vez que los conozcas no te resultará complicado entender el funcionamiento de los equipos. Seguimos viendo el ciclo de Carnot. ¿Recuerdas un ejemplo de motor que funcione según un ciclo similar al de Carnot?
En el refrigerador de Carnot se consume un trabajo (W) para transferir calor entre dos focos a distinta temperatura (T2 y T1), por lo que de acuerdo con la segunda ley de la termodinámica será:
Como el efecto deseado es extraer calor al foco frío tienes que el rendimiento vendrá dado por:
Por lo que cuanto mayor sea la diferencia de temperaturas menor será el rendimiento.
El ciclo de Carnot está compuesto por cuatro transformaciones: dos isotermas en la que la temperatura permanece constante y dos adiabáticas en las que el intercambio de calor es igual a cero.
En la imagen puedes ver una representación gráfica de este ciclo en un diagrama llamado “Diagrama de Mollier”, gráfico en el que en el eje de abscisas tienes la entalpía y en el de ordenadas aparece la presión. Una curva en forma de “U” invertida nos marca los límites entre líquido y comienzo de vapor así como el paso de vapor-líquido a gas. Dentro de esta curva es donde trabaja el ciclo de Carnot. Tenemos representadas dos líneas T1 y T2 correspondientes a las dos isotermas entre las que trabaja este ciclo. Ambas descienden con mucha pendiente, por la zona de líquido hasta tocar la curva de paso de líquido a vapor-líquido. En ese punto se transforman en líneas horizontales, T1 a un nivel inferior a T2. Una vez que tocan el final de la curva y llegan a la zona de gas se convierten en curvas suavemente descendentes. Dentro de la gráfica T1 y T2 marcan la temperatura inferior y superior del ciclo de Carnot. Los límites laterales del ciclo de Carnot los marcan las líneas adiabáticas.
Con estas cuatro líneas se forma un semicuadrado dentro de la zona vapor-líquido. El área de este semicuadrado se corresponde con el trabajo que puede obtenerse del ciclo. Es decir, cuanto mayor sea esta área más trabajo puede conseguirse con el ciclo. Puedes ver que si aumentamos la diferencia entre las temperaturas T1 y T2 conseguimos aumentar el área y por lo tanto obtener un mayor trabajo.
Curva que une puntos a igual temperatura.
Transformación en la que no se intercambia calor con el exterior. Es decir, es una transformación perfectamente aislada en la que nada de calor entra o sale. Es una transformación ideal que no se produce en la realidad pues siempre hay cierto paso de calor.