Para determinar la eficiencia de un motor, necesitamos rastrearlo a través de un ciclo completo, descubriendo cuánto trabajo realiza, cuánto calor se extrae del combustible y cuánto calor se descarga para prepararse para el próximo ciclo.
Según Carnot, esto se divide en cuatro etapas. En la primera etapa, el pistón está al final de la carrera, debido a la expansión del gas. Es una expansión isotérmica en la que la pérdida interna de calor está constituida por la fuente externa de calor en la descompresión.
En la segunda etapa, hay enfriamiento del gas debido a la descompresión, por lo tanto, la expansión es adiabática . En la tercera etapa, la compresión es nuevamente isotérmica y en el estado final, es una fase adiabática. En pocas palabras, las dos etapas de expansión producen energía y las etapas de compresión usan la energía.
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En un motor térmico teórico, debe haber flujo de calor desde el suministro de calor al motor sin caída de temperatura. En un motor real, por supuesto, habrá una ligera caída en la temperatura para que el calor fluya, pero esto debe minimizarse.
Entonces, a medida que se suministra el calor y el gas se expande, la temperatura del gas debe permanecer igual que la del suministro de calor (el “depósito de calor”), el gas se expande isotérmicamente . Del mismo modo, debe contraerse isotérmicamente más adelante en el ciclo, ya que arroja calor.
La eficiencia de un motor ideal que opera entre dos temperaturas será igual a la fracción de la caída de temperatura hacia el cero absoluto que sufre el calor.
En el proceso isobárico, debe poner más calor para el mismo cambio de temperatura que en el cambio isocrórico. La razón de esto es que en el cambio isobárico el gas realiza un trabajo externo (empujando un pistón o lo que sea) y esto, así como el aumento de la energía interna, debe pagarse como calor. Para el cambio isocrórico no hay trabajo externo realizado.
