¿Qué son los ciclos termodinámicos?

Qué son los ciclos termodinámicos

Podemos decir que la termodinámica estudia el movimiento del calor. Si tocas un bloque de hielo, no siempre es agradable a menos que sea un día muy caluroso. Si sacas una sartén caliente del horno, te quemarás. 

Ambas cosas ocurren debido a la rapidez con que se mueve el calor. El calor de la olla caliente llega rápidamente a tu mano y, al tocar un cubito de hielo, pierdes rápidamente el calor de tu propio cuerpo. Este se transfiere de lugares calientes a lugares fríos; en otras palabras, el calor se propaga. 

El calor o el frío extremos pueden dañar nuestros tejidos, por lo que es muy importante entenderlo. También es la forma en que hemos podido construir refrigeradores grandes con aislamiento para llevar a la playa.

Entonces podemos ver cómo el calor entra, sale y dentro de ese sistema. Un ciclo termodinámico es cualquier proceso que involucra energía térmica que se mueve dentro de un sistema o entre ellos. 

Diferentes ciclos termodinámicos

Diferentes ciclos termodinámicos

¿Cuáles son los diferentes ciclos termodinámicos?

Este proceso, devuelve la materia al estado inicial, por eso se llama cíclico. Al final de este, todas sus cualidades poseen el mismo valor que al comienzo. 

El ciclo termodinámico típico consiste en una serie de procesos que transfieren calor y trabajo, mientras que varían la presión, la temperatura y otras inconstantes de su estado, y eventualmente devuelven el sistema a su estado inicial.

Los ciclos termodinámicos se dividen en dos tipos principales:

  • Ciclos de potencia: convierten parte de la entrada de calor en una salida de trabajo mecánico. Los ciclos de potencia termodinámicos son la base para el funcionamiento de los motores térmicos, que hacen funcionar la gran mayoría de los vehículos de motor y generan parte de la energía eléctrica del mundo.
  • Ciclos de bomba de calor: estos envían el calor desde un poco temperatura hasta las más altas, con un trabajo mecánico de entrada. Funciona moviendo el calor de un espacio frío a uno cálido. Uno de los elementos en la construcción de los refrigeradores.

¿Cuál es el ciclo termodinámico más eficiente?

El ciclo más eficiente es el ciclo de Carnot, que consta de dos procesos isotérmicos y dos procesos adiabáticos. Se trata en gran medida de un ciclo de motor térmico, que resulta ser más eficiente y está permitido por las leyes físicas.

El ciclo de Carnot trabaja como un motor, ya que, transforma el calor transferido al gas, esto mediante un proceso de trabajo útil. Otro similar es el ciclo Brayton, porque explica cómo funciona un motor de turbina de gas. También podemos encontrar el ciclo Otto, que da luz sobre el funcionamiento del motor de combustión interna.

Trabajo de un ciclo Termodinámico

Trabajo de un ciclo Termodinámico

¿Cómo se calcula el trabajo de un ciclo Termodinámico?

La energía de un sistema puede cambiar debido al trabajo y otras formas de transferencia de energía como el calor.

Al realizar un trabajo en un sistema, esta energía interna aumenta. Como el calor, el cambio de energía del trabajo siempre ocurre como parte de un proceso: un sistema puede hacer trabajo, pero no contenerlo.

Para calcular el trabajo de un ciclo termodinámico, podemos utilizar la siguiente ecuación:

Trabajo = Fuerza × Desplazamiento