Ciclos termodinámicos – Física –

se define como ciclo termodinámico la secuencia repetitiva de transformaciones físicas producidas por un sistema para realizar un trabajo. Los ciclos termodinámicos son la base para el funcionamiento de los motores térmicos, que operan la mayoría de los vehículos del mundo. Vea algunos ejemplos de ciclos termodinámicos y los tipos de motores térmicos que representan:

El ciclo de Carnot, propuesto por el ingeniero francés Nicolas Léonard Sadi Carnot, se considera un ciclo termodinámico ideal, que representa solo el funcionamiento teórico de una máquina. Este ciclo reversible está formado por dos transformaciones isotérmicas, que se alternan con dos transformaciones adiabáticas. Todos los intercambios de calor son isotérmicos en este ciclo.

Hasta el día de hoy no se ha podido desarrollar una máquina de Carnot, es decir, una máquina que opere bajo el ciclo de Carnot, ya que su eficiencia corresponde al máximo que puede alcanzar una máquina térmica, operando entre ciertas temperaturas de fuente caliente y fuente fría. Así, para acercarse al sistema isotérmico, un proceso real de este ciclo tendría que ser muy lento y eso haría inviable su uso.

Como representa el ciclo más básico de la Termodinámica, la máquina de Carnot se usa solo como una comparación, que muestra si una máquina térmica tiene un buen rendimiento o no.

El ciclo Otto idealiza el funcionamiento de los motores de combustión interna, que accionan gran parte de los vehículos de motor propulsados ​​por alcohol, gasolina o gas natural. En este tipo de motor, el calor capturado por el ciclo proviene de una reacción de combustión, que tiene lugar dentro del motor. Una chispa enciende la combustión y con eso, los gases producidos en la reacción se utilizan para realizar el trabajo.

Como ningún otro ciclo termodinámico, el ciclo de Otto no es tan eficiente como el ciclo de Carnot, ya que su eficiencia depende directamente de las propiedades del fluido, como el calor latente de evaporación y la energía interna.

Ciclo diésel

El ciclo Diesel representa el funcionamiento de otro tipo de motor de combustión interna: el motor diesel. La característica principal de este ciclo es el hecho de que la combustión es provocada por la compresión de la mezcla de combustible con aire (sin chispas). Esto se debe a que en este tipo de motor no hay bujía (el dispositivo que provoca la chispa), a diferencia de los motores de gasolina, por ejemplo.

Ciclo de Rankine

El ciclo de Rankine es el ciclo termodinámico que idealmente representa el funcionamiento de las máquinas de vapor, es decir, una máquina que opera mediante la transformación de energía térmica en energía mecánica. Este proceso se basa en el hecho de que un gas se contrae cuando se condensa y se expande cuando se evapora, para realizar un trabajo mecánico. Por tanto, en este ciclo hay una transición de fase: condensación y evaporación.

Ciclo de Stirling

El ciclo de Stirling idealiza el funcionamiento de un motor de combustión externa. Este ciclo es el más sencillo, ya que consta únicamente de dos cámaras que ofrecen diferentes temperaturas, de modo que el gas se enfría alternativamente. Este ciclo es el que más se parece al ciclo de Carnot. Las máquinas térmicas que operan sobre la base del ciclo Stirling tienen una mayor eficiencia que las que operan sobre la base del ciclo Otto o Diesel.

Se puede concluir, entonces, que un ciclo termodinámico es una serie de procesos repetitivos que realiza un fluido, que puede ser un gas o un líquido, para producir trabajo.

Referencias:
http://www.if.ufrgs.br/~dschulz/web/ciclos_termodinamicos.htm
http://pt.wikipedia.org/wiki/Ciclo_termodin%C3%A2mico
http://cursos.unisanta.br/quimica/private/APOSTILA-TERMO.PDF
http://fig.if.usp.br/~amtramos/termo/GAB_classe6b.pdf