ciclo de Carnot

O ciclo de Carnot foi proposto em 1824 e consiste no ciclo ideal mais importante da termodinâmica.
Este foi idealizado, como o próprio nome indica, pelo físico francês Nicolas Leonard Sadi Carnot.
Este físico pretendeu estudar as possibilidades de transformação de calor em trabalho e para tal criou o ciclo de Carnot. Este ciclo consiste em submeter um gás, colocado no interior de um recinto fechado, reversivelmente, a uma série de quatro transformações (mudanças de estado) de um dado agente que atua numa máquina térmica, de tal forma que o estado inicial seja igual ao estado final.
Assim, teremos a primeira transformação: expansão isotérmica do gás a uma temperatura T₁, durante a qual recebe uma quantidade de calor Q₁; a segunda transformação: expansão adiabática (não há trocas de calor) com descida de temperatura de T₁ para T₂; a terceira transformação: compressão isotérmica à temperatura T₂ com dissipação de uma quantidade de calor Q₂; e a quarta transformação: compressão adiabática com subida da temperatura até ao estado inicial T₁.
O trabalho obtido neste ciclo é igual a (Q₁-Q₂) e o rendimento de qualquer máquina térmica reversível, de acordo com o princípio de Carnot, depende apenas do intervalo de temperaturas à qual ela trabalha, e não das propriedades dos agentes transformadores.
Em qualquer máquina reversível, o rendimento (h) é o quociente entre o trabalho (W) e a quantidade de calor fornecida (Q₁), ou seja: h=W/Q₁ Û h=(Q₁-Q₂)/Q₁.
Na escala de temperaturas kelvin, vem que o rendimento é igual a: h=(T₁-T₂)/T₁.
Para um máximo rendimento, T₁ deverá ser o mais alto possível e T₂ o mais baixo possível.
O ciclo de Carnot inverso obtém-se quando se inverte o sentido do ciclo de Carnot. Enquanto que no ciclo de Carnot se realiza trabalho, neste caso é necessário fornecer trabalho.
Graças ao ciclo de Carnot inverso consegue-se transferir calor de um recipiente que se encontra a uma temperatura inferior, para outro que se encontra a uma temperatura superior, ainda que para tal se tenha que fornecer trabalho.
O ciclo de Carnot inverso tem aplicação no funcionamento de um frigorífico.