Es denomina cicle termodinàmic al circuit de transformacions termodinàmiques realitzades en un o més dispositius o màquines tèrmiques. L'objectiu d'aquestes transformacions és l'obtenció de treball a partir de dues fonts de calor a temperatura diferent, o de manera inversa, a produir mitjançant l'aportació de treball el pas de calor de la font de menor temperatura a temperatura més alta.
L'obtenció de treball a partir de dues fonts tèrmiques a temperatura diferent s'empra per produir moviment. Per exemple, l'accionament de turbines per generar energia elèctrica.
En un cicle termodinàmic invers cerca el contrari del cicle termodinàmic d'obtenció de treball. S'aporta feina externa al cicle per aconseguir que la transferència de calor es produeixi de la font més freda a la més calenta, al revés de com tendiria a succeir naturalment. Aquesta disposició es fa servir a les màquines d'aire condicionat i en refrigeració.
Rendiment d'un cicle termodinàmic
El rendiment es defineix com el treball obtingut dividit per la calor cedida en el procés termodinàmic, en un mateix temps de cicle complet si el procés és continu. Aquest paràmetre és diferent segons els múltiples tipus de cicles termodinàmics que hi ha, però està limitat pel factor o rendiment de Carnot.
El rendiment és el principal paràmetre que caracteritza un cicle termodinàmic.
Exemples de cicles termodinàmics
Hi ha molts tipus de cicles termodinàmics. A continuació, exposem alguns dels exemples destacats:
1. Cicle de Carnot
El cicle de Carnot és un cicle teòric dissenyat per comparar leficiència tèrmica de les màquines tèrmiques. És un cicle reversible realitzat per una "màquina de Carnot" connectada a dues fonts de diferent temperatura. Utilitza com a agent de treball un gas ideal mitjançant les transformacions del qual s'obté treball mecànic.
2. Cicle de Rankine orgànic
El Cicle de Rankine orgànic és un model de predicció del funcionament dun sistema de turbines de vapor. Aquest model utilitza un fluid orgànic de pes molecular alt amb un canvi de fase de líquid a vapor o punt d'ebullició, que succeeix a temperatura més baixa que el canvi de fase d'aigua a vapor.
3. Cicle Dièsel
El cicle dièsel és un dels cicles més utilitzats als motors tèrmics dels automòbils.
En aquest tipus de motor el moviment es produeix per l'autoignició del combustible degut a temperatures altes provocades per la compressió del combustible.
Durant el cicle dièsel es produeixen quatre processos: dos processos isentròpics alternats amb un procés isocòric i un procés isobàric.
4. Cicle de Stirling
El cicle de Stirling és un cicle termodinàmic que expressa els motors del principi de Stirling
El cicle de Stirling es considera un cicle reversible, cosa que significa que si s'afegeix energia mecànica al cicle, actuarà com una bomba de calor per escalfar o refredar i fins i tot per a un refredament profund o extrem.
També és un cicle tancat en què el fluid que flueix al seu interior mai no surt del cicle.