Mostrar código-fonte de Ciclo termodinâmico

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Um '''ciclo termodinâmico''' se constitui de qualquer série de [[Transformação termodinâmica|processos termodinâmicos]] tais que, ao transcurso de todos eles, o [[sistema termodinâmico|sistema]] regresse a seu [[Equilíbrio termodinâmico|estado]] inicial; ou seja, que a variação das [[Grandeza física|grandezas]] termodinâmicas próprias do sistema seja nula.

Um fato característico dos ciclos termodinâmicos é que a [[lei da conservação de energia]] dita que: a soma de calor e trabalho recebidos pelo sistema deve ser igual à soma de calor e trabalho realizados pelo sistema.

[[Imagem:Carnot heat engine 2.svg|thumb|300px|O círculo da imagem representa um sistema que evolui através de ciclos termodinâmicos.]]


== Trabalho ==
Num ciclo termodinâmico, o trabalho (W) realizado é, por definição, equivalente à área interna ao ciclo num diagrama pressão x volume:

:<math> \text{(1)} \qquad W = \oint P \ dV </math>

O trabalho equivale à diferença entre o calor absorvido e o calor rejeitado no ciclo:

:<math> \text{(2)} \qquad W = Q = Q_{a} - Q_{r} </math>

É pertinente notar que o sentido em que ocorrem os processos, ou seja as direções das setas no diagrama pressão x volume, determinam se o trabalho é positivo ou negativo. Estas duas possibilidades discriminam os ciclos em duas classes principais: os [[Máquina térmica|ciclos motores]] que transformam calor em trabalho positivo e as [[Bomba de calor|bombas de calor]] que consomem trabalho, permitindo absorver calor de fonte fria.

[[Image:Stirling Cycle.png|thumb|300px|Diagrama pressão x volume de um '''ciclo termodinâmico'''.]]

Segue um exemplo de [[Trabalho(física)|trabalho]] mecânico realizado em um motor de calor, composto por 4 processos termodinâmicos:

:<math> \text{(3)} \qquad  W = W_{1\to 2} + W_{2\to 3} + W_{3\to 4} + W_{4\to 1} </math>
:<math> W_{1\to 2} = \int_{V_1}^{V_2} P \, dV, \, \, \text{negativo, trabalho realizado no sistema} </math>
:<math> W_{2\to 3} = \int_{V_2}^{V_3} P \, dV, \, \, \text{trabalho nulo se V2 for igual a V3} </math>
:<math> W_{3\to 4} = \int_{V_3}^{V_4} P \, dV, \, \, \text{positivo, trabalho realizado no sistema} </math>
:<math> W_{4\to 1} = \int_{V_4}^{V_1} P \, dV, \, \, \text{trabalho nulo se V4 for igual a V1} </math>
Se nenhuma mudança de volume ocorrer nos processos 4->1 e 2->3, a equação (3) se torna:
:<math> \text{(4)} \qquad  W = W_{1\to 2} + W_{3\to 4} </math>


[[Imagem:CarnotCycle3.png|thumb|250px|[[Ciclo de Carnot]] geral em função da [[temperatura]] e a [[entropia]].]]

=== Obtenção de trabalho ===
{{Artigo principal|[[Máquina térmica]]}}

A obtenção de trabalho a partir de duas [[fonte térmica|fontes térmicas]] com diferença de temperatura é empregada para produzir movimento, por exemplo, nos motores ou nos alternadores empregados na geração de [[energia elétrica]]. O [[Eficiência termodinâmica|rendimento]] é o principal parâmetro que caracteriza um ciclo termodinâmico e é definido como o trabalho obtido dividido pelo calor gasto no processo, em um mesmo tempo de ciclo completo, se o processo é contínuo.

Este parâmetro é diferente segundo os múltiplos tipos de ciclos termodinâmicos que existem, mas é limitado pelo fator ou [[Eficiência termodinâmica|rendimento (eficiência)]] do ciclo.

==Ciclos==
Ciclos termodinâmicos são a base de operação de motores de calor, que operam grande parte dos [[Automóvel|veículos automotores]]. Ciclos termodinâmicos podem ser divididos de acordo com o tipo de motor de calor que eles desejam modelar. Os ciclos mais comuns são os que modelam motores de combustão interna. O [[ciclo de Otto]] modela motores à gasolina, O [[ciclo Diesel]] modela motores à diesel. Ciclos que modelam motores de combustão externa incluem o [[Ciclo Brayton|ciclo de Brayton]], que modela turbinas de gás, e o [[Ciclo Rankine|ciclo de Rankine]], que modela turbinas de vapor.


===Ciclo Ideal===
[[Image:Cyclic process.PNG|thumb|300px|left|Ilustração de um ciclo ideal de bomba de calor(flechas no sentido horário).]]
Um ciclo ideal consiste em:
# Topo e base do ciclo: par de processos '''isobáricos'''
# Esquerda e direita do ciclo: par de processos '''isocóricos'''
{{clear}}


===Ciclos inversos e Bomba de calor===
Um ciclo termodinâmico inverso busca o contrário do ciclo termodinâmico de obtenção de trabalho. Aporta-se trabalho externo ao ciclo para conseguir que a transferência de calor se produza da fonte mais fria à mais quente. 

Ciclos de bomba de calor são modelos termodinâmicos aplicados em  [[Bomba de calor|bombas de calor]] e [[Refrigeradores|refrigeradores]].A diferença entre os dois é que bombas de calor são feitas para manter um local quente, enquanto refrigeradores são feitos para refrigerá-lo. O [[ciclo de refrigeração]] mais simples é o de [[refrigeração por compressão|compressão de vapor]], que modela sistemas usando refrigeradores que mudam de fase.Ciclos de refrigeração de gás incluem o [[Ciclo Brayton|ciclo de Brayton]] reverso e o [[Ciclo Hampson-Linde|ciclo de Hampsom-Linde]].


===Ciclos termodinâmicos conhecidos===
Na prática, ciclos termodinâmicos idealizados simples são geralmente compostos por quatro [[Termodinâmica|prcessos termodinâmicos]]. A princípio, qualquer processo pode ser usado, no entanto, quando ciclos idealizados são modelados, geralmente se mantém uma das variáveis de instância constante, como nos seguintes processos: [[Transformação isotérmica|processo isotérmico]] (temperatura constante), [[Transformação isobárica|processo isobarico]] (pressão constante), [[Transformação isocórica|processo isocórico]] (volume constante), [[Isotropia|processo isotrópico]] (entropia constante) ou processo entalpico (entalpia constante). Geralmente [[Transformação adiabática|processos adiabáticos]] (onde não a troca de [[calor]]) também são usados.
Alguns exemplos de processos termodinâmicos e os processos que os compõem: 

{{Predefinição:Tabela_de_Ciclos_Termodinâmicos}}


== Referências ==
* Halliday,D., Resnick,R.,Walker,J.; ''Física'', Vol. 2, Livros Técnicos e Científicos Editora, Rio de Janeiro, 1996
* Tipler, P.A.; ''Física (Para Cientistas e Engenheiros)'', Vol.2 , Gravitação Ondas e Termodinâmica, 3a Ed., Livros Técnicos e Científicos Editora S.A., 1995
*Gaspar,A.; ''Física'', Vol. 2, Ondas, Óptica e termodinâmica, 2a Ed., Ática Editora S.A., São Paulo, 2009
*Chaves,A.; ''Física'', Vol. 4, Sistemas Complexos e Outras Fronteiras, 1a Ed., Reichmann & Affonso Ed.,2001
{{ciclo termodinâmico}}

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[[Categoria:Ciclos termodinâmicos]]