¿Cuál es el significado de los isentropes?

La expansión / compresión isentrópica puede ser una etapa en un motor, o un ciclo termodinámico de algún tipo. Uno de los ejemplos clásicos es un ciclo de Carnot, que es la forma más eficiente de convertir la energía térmica en energía mecánica (trabajo).

El ciclo de Carnot que se muestra arriba comienza con una expansión isotérmica del gas a cierta temperatura, [matemática] T_1 [/ matemática]. El gas se expande reversiblemente y adiabáticamente a una temperatura más baja, [matemática] T_2 [/ matemática]. Una compresión isotérmica luego lleva el gas al punto 4 del ciclo y una compresión adiabática luego lleva el sistema a donde comenzó.

Ahora lo interesante de este ciclo es que nunca puede ser 100% eficiente en términos del calor agregado que iguala el ejercicio. Bueno, eso es a menos que [matemática] T_1 = \ infty [/ matemática] o [matemática] T_2 = 0 [/ matemática] pero eso por supuesto nunca es el caso. Entonces, ¿cómo se relaciona esto con el mundo real? Muchas máquinas de calor utilizan procesos adiabáticos que no son reversibles. Debido a que no son reversibles, es difícil describir perfectamente el camino tomado por el gas en una situación real. Muchas veces se supone que un proceso adiabático es casi reversible para facilitar el cálculo para un primer paso. Aquí hay una lista de muchos motores de calor que idealmente tendrían un paso isentrópico que en la práctica nunca es isentrópico debido a la turbulencia, la fricción o cualquier tipo de proceso no ideal.

Además, supongamos que tiene un fluido o sólido incompresible en el que no puede cambiar el volumen en absoluto. En esta situación, los cambios de entropía en el sistema solo se deben a cambios de temperatura, por lo que un proceso isoentrópico también sería isotérmico (pero lo contrario no es necesariamente cierto).