¿Cómo se obtiene el trabajo realizado por Carnot Engine o se convierte a una forma utilizable?

Estoy de acuerdo con el comentario de dmckee sobre la figura de Pieter, que es una representación típica del ciclo de Carnot operando en un gas ideal con un pistón/cilindro como "motor". No solo es difícil disponer el pistón/cilindro moviéndose entre depósitos térmicos, sino que también existe el problema de agregar y quitar aislamiento térmico entre los procesos adiabático e isotérmico.

Una aplicación teórica que no implica las limitaciones antes mencionadas es la aplicación del ciclo de Carnot como un ciclo de potencia de vapor de dos fases alternativo al ciclo de Rankine. Vea el diagrama TS a continuación. Aquí, al menos, la salida del ciclo de Carnot es el trabajo de una turbina de vapor, que se puede visualizar claramente para generar energía eléctrica.

Sin embargo, incluso en esta aplicación, el ciclo de Carnot no es práctico. Para nombrar algunos, existen problemas prácticos en el diseño de un compresor isoentrópico para comprimir vapor saturado en líquido saturado (proceso da) (en el ciclo de Rankine, la bomba simplemente eleva la presión del líquido saturado a la presión de la caldera). También existe el problema de la salida de la turbina que implica vapor que puede estar demasiado húmedo y provocar la corrosión de los álabes (proceso bc) (el ciclo de Rankine puede utilizar vapor sobrecalentado que sale de la turbina con vapor secador).

Pero probablemente la mayor limitación de todas las posibles aplicaciones del ciclo de Carnot es que, para que el ciclo sea reversible, debe llevarse a cabo con extrema lentitud. Entonces, si bien el ciclo puede ser el más eficiente en términos de trabajo por calor, la tasa de producción de trabajo (potencia) sería muy baja.

Según recuerdo, alguien dijo que podría obtener una mejor economía de gasolina si coloca un motor Carnot en su automóvil, ¡pero los peatones lo pasarían de largo!

Espero que esto ayude.

El Proceso de Carnot es un proceso ideal para obtener Energía a partir de una diferencia de temperatura. Describiré un proceso un poco más simple, aunque la idea general debería ser la misma.

Digamos que tiene un cilindro lleno de gas con un pistón. Si la presión aumenta, el pistón se mueve, a menos que se mantenga en su lugar mediante frenos.

Este cilindro ahora se calienta y se enfría.

1. Primero, calentándolo mientras se sostiene el pistón, la presión aumenta.
2. Antes de cambiar a enfriamiento, se libera el pistón y se permite que el gas se expanda. Aquí está el punto, donde podríamos extraer energía.
3. Mientras se enfría, el pistón se mantiene en su lugar nuevamente y la presión cae.
4. Antes de volver a calentarlo, dejamos que el pistón se contraiga. (Es decir, la presión del aire ambiental empuja el pistón hacia adentro) Nuevamente, podríamos extraer energía aquí.

Las diferencias con el proceso de Carnot son tres:

1. el pistón no estaría fijo, sino que se expandiría y contraería "inteligentemente" mientras se calienta y se enfría.
2. Resulta que si invierte un poco de energía para comprimir el gas más de lo que quiere antes de calentarlo y expandirlo un poco más antes de enfriarse, la eficiencia aumenta.
3. el ciclo de Carnot funciona como se define solo si tiene un tiempo infinito para la expansión y la contracción. En los motores reales se utilizan ciclos de Carnot truncados.