Ciclu termodinamic

Termodinamică
Schema unei mașini termice Carnot
Ramuri Clasică Statistică Chimică Cuantică de echilibru / de neechilibru
Principii Zero Primul Al doilea Al treilea
Sisteme Izolat Închis Deschis Adiabatic Stare Ecuație de stare Gaz ideal Gaz real Stare de agregare Fază Echilibru radiativ termic Volum de control Instrumente Procese Destindere liberă Izobar Izocor Izotermic Adiabatic exponent Izentropic Izentalpic Politropic Cvasistatic Reversibil Ireversibil disipare Cicluri Carnot Direct Inversat Randament și eficiență Diagrame termodinamice p-V T-s h-s p-h h-x
Propertăți ale sistemelor Notă: Parametri conjugați cu italice Proprietăți intensive și extensive Funcții de proces Lucru mecanic Căldură Funcții de stare Temperatură / Entropie Presiune (internă, parțială) / Volum Potențial chimic / Număr de particule Titlul vaporilor Proprietăți reduse
Proprietăți ale materialelor Baze de date cu proprietăți Capacitate termică masică  ${\displaystyle c=}$ ${\displaystyle T}$ ${\displaystyle \partial S}$ ${\displaystyle N}$ ${\displaystyle \partial T}$ Coeficient de compresibilitate  ${\displaystyle \beta =-}$ ${\displaystyle 1}$ ${\displaystyle \partial V}$ ${\displaystyle V}$ ${\displaystyle \partial p}$ Coeficient de dilatare volumică  ${\displaystyle \alpha =}$ ${\displaystyle 1}$ ${\displaystyle \partial V}$ ${\displaystyle V}$ ${\displaystyle \partial T}$
Ecuații Teorema lui Carnot Teorema lui Clausius Relația fundamentală Legea gazelor ideale Stări corespondente Relațiile Maxwell Relațiile Onsager Ecuațiile Bridgman Tabel cu ecuații termodinamice
Potențiale Energie internă: ${\displaystyle U(S,V)}$ Energie liberă: ${\displaystyle F(T,V)=U-TS}$ Entalpie: ${\displaystyle H(S,p)=U+pV}$ Entalpie liberă: ${\displaystyle G(T,p)=H-TS}$ Entropie liberă
Istorie Cultură Istorie Generală Istoria entropiei Legile gazelor Istoria perpetuum mobilelor Filozofie Entropie și timp Entropie și viață Clichetul brownian Demonul lui Maxwell Paradoxul morții termice Paradoxul lui Loschmidt Sinergetică Teorii Teoria caloricului Forța vie Echivalentul mecanic al caloriei Putere motrice Lucrări fundamentale An Experimental Enquiry Concerning ... Heat On the Equilibrium of Heterogeneous Substances Réflexions sur la puissance motrice du feu Cronologii Termodinamică mașini termice Artă Învățământ Suprafața termodinamică a lui Maxwell Entropia ca disipare a energiei
Personalități Bernoulli Boltzmann Bridgman Carathéodory Carnot Clapeyron Clausius de Donder Duhem Gibbs von Helmholtz Joule Kelvin Lewis Massieu Maxwell von Mayer Nernst Onsager Planck Rankine Smeaton Stahl Tait Thompson van der Waals Waterston
Altele Nucleație Autoasamblare Autoorganizare Ordine și dezordine
Categorie
v d m

Un ciclu termodinamic este totalitatea stărilor prin care trece un sistem termodinamic în cursul unor transformări, începând de la o anumită stare și până când revine la aceeași stare.^[1]

În timpul transformărilor parametrii de stare (presiunea, temperatura și alții) pot varia, însă variația lor totală va fi nulă (revin la valorile din punctul de pornire, care este arbitrar). Transformările pot avea loc cu schimb de căldură și lucru mecanic, ale căror valori depind de tipul transformărilor, iar suma căldurii schimbate, respectiv suma lucrului mecanic pot să fie diferite de zero. Primul principiu al termodinamicii specifică că suma căldurilor (cu semnul lor) intrate în ciclu este egal cu suma lucrului mecanic efectuat de ciclu (lucrul mecanic ciclic). Repetarea continuă a proceselor este un concept important al termodinamicii.

Pentru modelarea funcționării mașinilor termice reale, transformările din ciclu sunt considerate cvasistatice (nu depind de timp).

Ciclurile termodinamice se pot reprezenta în diagrame care au pe axe parametri conjugați, cum sunt p-V, respectiv T-s. Într-o astfel de diagramă un ciclu termodinamic este o buclă închisă. Suprafața închisă de buclă este chiar o măsură a lucrului mecanic ciclic, L.

${\displaystyle {\text{(1)}}\qquad L=\oint p\ dV}$.

Lucrul mecanic ciclic este egal cu bilanțul de căldură al ciclului:

${\displaystyle {\text{(2)}}\qquad L=Q-\left|Q_{0}\right\vert }$

unde Q și Q₀ sunt căldurile intrată, respectiv evacuată din ciclu.

Relația (2) arată că un ciclu este similar cu o transformare izotermă: chiar dacă energia internă variază în timpul ciclului, când ciclul s-a încheiat energia sistemului este identică cu cea din momentul începerii ciclului.

Dacă ciclul se desfășoară de-a lungul buclei în sens orar, este vorba de un ciclu motor, care produce lucru mecanic, consumând căldură, iar dacă ciclul se desfășoară de-a lungul buclei în sens trigonometric, este vorba de un ciclu generator, care consumă lucru mecanic, pompând căldură. Exemple de cicluri motoare: ciclul motorului cu ardere internă, ciclul termocentralelor etc. Exemple de cicluri generatoare: ciclul după care funcționează un frigider cu compresiune mecanică, ciclul unei pompe de căldură.