Lecție pentru bacalaureat · Fizică

Principiul II al termodinamicii și ciclul Carnot

Clasa a X-a

Ideile de bază pe scurt și, unde există, exercițiile din subiectele de BAC care le verifică. Lecția completă, animată, cu grile și exerciții corectate, e în aplicația Tomomi.

Pe scurt

Formulă

Lege · Principiul II al termodinamicii

Clausius: căldura nu trece de la sine de la un corp rece la unul cald. Kelvin-Planck: niciun motor nu transformă integral căldura în lucru mecanic.

\eta = 1 - \frac{Q_{cedat}}{Q_{primit}} < 1

Idee

Idee · Reversibil față de ireversibil

Reversibil = poate fi parcurs invers prin aceleași stări de echilibru, fără urme (idealizare, fără frecare). Ireversibil = toate procesele reale: frecare, transfer termic la diferență finită de temperatură, amestecare.

Formulă

Formulă · Căldurile în ciclul Carnot

Ciclul Carnot: două izoterme (schimb de căldură) și două adiabate ( $Q = 0$ ). Raportul căldurilor egalează raportul temperaturilor absolute:

\frac{Q_{rece}}{Q_{cald}} = \frac{T_{rece}}{T_{cald}}

Formulă

Formulă · Randamentul Carnot

Randamentul maxim între două surse depinde doar de temperaturile lor absolute:

\eta_C = 1 - \frac{T_{rece}}{T_{cald}}

Sfat

Capcană · Temperaturile în kelvin

În $\eta_C = 1 - T_{rece} / T_{cald}$ temperaturile se iau ÎNTOTDEAUNA în kelvin: $T[\text{K}] = t[^{\circ}\text{C}] + 273$ . Cu grade Celsius rezultatul este greșit.

Din subiectele de BAC

Exerciții reale din subiectele anilor trecuți. Încearcă-le singur înainte să deschizi rezolvarea.

B. Termodinamică · I.2din BAC Fizică (Mecanică + Termodinamică) - iunie 2025 (Varianta 1) · 3 puncte

Simbolurile mărimilor fizice fiind cele utilizate în manualele de fizică, randamentul ciclului Carnot este dat de relația:

a. $\eta = \frac{T_{cald}}{T_{rece}}$

b. $\eta = \frac{T_{rece}}{T_{cald}}$

c. $\eta = 1 - \frac{T_{cald}}{T_{rece}}$

d. $\eta = 1 - \frac{T_{rece}}{T_{cald}}$

Vezi rezolvarea

Randamentul ciclului Carnot depinde numai de temperaturile absolute ale celor două surse:

$\eta_C = 1 - \frac{T_{rece}}{T_{cald}}.$

Variantele a și b se elimină imediat: un randament trebuie să fie subunitar, iar un simplu raport de temperaturi poate depăși 1 (varianta a) sau nu poate fi niciodată zero. Varianta c ar da un randament negativ, pentru că $T_{cald} > T_{rece}$ . Răspunsul corect este d.

B. Termodinamică · III.ddin BAC Fizică (Mecanică + Termodinamică) - iunie 2023 (Varianta 5) · 3 puncte

În ciclul termodinamic $1\to2\to3\to4\to1$ parcurs de gazul ideal poliatomic, temperatura minimă atinsă este $T_1$ , iar temperatura maximă este $T_3 = 4T_1$ .

Determinați randamentul unui motor termic care ar funcționa după un ciclu Carnot între temperaturile extreme atinse de gaz în decursul ciclului termodinamic dat.

Vezi rezolvarea

Randamentul ciclului Carnot: $\eta_C = 1 - \dfrac{T_{min}}{T_{max}} = 1 - \dfrac{T_1}{4T_1} = 1 - \dfrac{1}{4} = 0{,}75 = 75\%$ .

Toate lecțiile de Fizică

Principiul II al termodinamicii și ciclul Carnot

Pe scurt

Lege · Principiul II al termodinamicii

Idee · Reversibil față de ireversibil

Formulă · Căldurile în ciclul Carnot

Formulă · Randamentul Carnot

Capcană · Temperaturile în kelvin

Din subiectele de BAC

Începe azi. Bacul nu așteaptă.