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Aula6-50: Ciclos termodinâmicos: ciclo de Carnout
São as transformações gasosas cíclicas, ou seja, transformações nas quais o gás, após passar por alguns estágios, retorna sempre ao seu estado inicial. Existem muitos tipos de ciclos termodinâmicos, falaremos apenas de alguns, dando especial enfoque ao ciclo de Carnout.
É o ciclo ideal, pois, quando implementado em máquinas térmicas, fornece o maior rendimento possível. Ele é basicamente constituído de duas expansões, uma isotérmica seguida de uma adiabática; e duas compressões, igualmente uma isotérmica seguida de uma adiabática.
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◦ Expansão isotérmica AB: o gás retira energia térmica da fonte quente; ◦ Expansão adiabática BC: o gás se expande sem trocar calor, ocasionando uma queda de temperatura; ◦ Compressão isotérmica CD: o gás rejeita energia térmica para a fonte fria; ◦ Compressão adiabática DA: o gás comprime sem trocar calor, ocasionando um aumento de temperatura. |
➔ O RENDIMENTO NO CICLO DE CARNOUT
Como aprendemos anteriormente, podemos calcular o rendimento de uma máquina térmica, independentemente do ciclo operacional, através da seguinte expressão:
Em se tratando de ciclo de Carnout – e isto só é verdade para este ciclo; é verdadeira a seguinte igualdade:
Em que
e
são as temperaturas da fonte fria e fonte quente respectivamente, em kelvin. Substituindo a igualdade na expressão supracitada, obteremos a seguinte fórmula para o cálculo do rendimento de uma máquina que opera em ciclo de Carnout:
➔ TEOREMA DE CARNOUT
I. Primeiro enunciado
Nenhuma máquina térmica que opere entre duas dadas fontes , às temperaturas e
, podem ter maior rendimento que uma máquina de Carnout operando entre estas mesmas fontes
II. Segundo enunciado
Qualquer máquina de Carnout operando entre um mesmo par de temperaturas epossuem o mesmo rendimento , independentemente do gás ou material empregado na construção da máquina
➔ CICLO DE OTTO
É o tipo de ciclo que rege o funcionamento de motores à combustão interna por ignição a faísca (motor a gasolina e/ou etanol), é, portanto, o ciclo que ocorre nos motores dos carros convencionais de pequeno porte.
➔ CICLO DE DIESEL
É o tipo de ciclo que rege o funcionamento de motores à combustão interna por inflamação via aumento de temperatura (motor a diesel), é, portanto, o ciclo que está presente nos motores de carros de médio e grande porte.
➔ CICLO DE RANKINE
É o ciclo presente em praticamente todos os motores a vapor. Ademais, este ciclo é o que conduz as máquinas térmicas que fazem funcionar as usinas de geração elétrica (termelétricas e nuclear) do mundo moderno. Estima-se que este ciclo é responsável pela geração de 90% de toda a energia elétrica produzida no mundo.
Movimento retilíneo uniformemente variado (MRUV)
