Physics
Máquinas térmicas
Un pistón de gas recorre los ciclos de Carnot, Otto y Stirling en un diagrama pV vivo: trabajo por ciclo, rendimiento contra el límite de Carnot, y un refrigerador en reversa.
Qué ocurre
Nada aquí está dibujado - el ciclo se gana. Cuatrocientas moléculas martillean el pistón, cada impacto anotado como trabajo y presión, cada contacto con la pared como calor, y el lazo pV se arma solo con esos microimpulsos, justo entre los raíles de las isotermas analíticas. Las carreras aisladas siguen PV^(5/3) = const (γ = 5/3) con ΔU = −W hasta el último dígito, el área del lazo iguala el trabajo recogido, y el rendimiento medido de un ciclo de Carnot lento presiona 1 − Tc/Th desde abajo - el caos molecular haciendo cumplir el segundo principio. Cambie a Otto o Stirling, mire el rectángulo T-S cizallarse, o marque la casilla y haga funcionar la misma máquina como refrigerador bombeando calor cuesta arriba.
Ecuaciones del módulo
Ecuaciones W = ∫ p dV alrededor del ciclo termodinámico cerrado (el área incluida por la curva pV) η = W / Q_in, η_Carnot = 1 − T_c / T_h p V = n R T, p V^γ = const (adiabat) fricción: W_shaft = W_gas − F·∫|dL|; η_shaft = W_shaft / Q_h; el ciclo pV describe el trabajo del gas y permanece inalterado; la fricción reduce el trabajo realizado por el eje escala: p ≈ N T / V = 100…400, W_Carnot = N (T_h − T_c) ln 2 = 111, trayectoria del pistón ≈ 6.6 por ciclo: F = 8 consume la mitad del trabajo
