Segunda Ley de la
Termodinámica
Ciclo Ericsson (1833)
Procesos isotérmicos
e isobáricos
Intercambiador de calor
En compresor y turbina
Ciclos Otto/Diesel
Ciclo Otto (1876)
Admisión
Isobaro. Entra mezcla de
aire y combustible. 180°
Compresión
Adiabático. El pistón comprime la mezcla en la cámara de combustión. 360°
Trabajo
Adiabático. Se produce chispa originando
inflamación y combustión. 540°
Escape
Isocórico/Isobaro. Gases de combustión salen a atmósfera impulsados por presión. 720°
Eficiencia=1-(VB/VA)^(γ-1)
Ciclo Diesel
Admisión
Isobaro. Entra sólo aire de la atmósfera para llenar el pistón.
Compresión
El pistón comprime el aire a gran presión. Temperatura del aire aumenta por encima del punto de inflamación del combustible.
Trabajo
Se inyecta combustible al interior del cilindro generando combustión. Se produce trabajo mediante una expansión.
Escape
Se expulsan a la atmósfera los gases de combustión.
Entropía (S)
Los sistemas TIENEN UNA DIRECCIÓN
Sgen> 0 = P. Irreversible
Sgen= 0 = P. Reversible
Sgen< 0 = P. Imposible
Conservación
Se conserva en procesos ideales
Se incrementa en procesos reales
Generación
Medida de irreversibilidad asociada al proceso
A mayor irreversibilidad, mayor generación de “S”
∆S=Q/T°
Enunciados
Kelvin-Plank
"Es imposible que un dispositivo
que opera en un ciclo reciba calor
de un sólo depósito y produzca
una cantidad neta de trabajo."
Un sistema no puede ser 100%
eficiente. Siempre hay pérdida
de energía en el ambiente.
Clausius
"Es imposible un proceso que tenga
como único resultado el paso de calor
de un foco frío a un foco caliente."
Se necesita trabajo para
enfriar algo a una temperatura
más baja que la del ambiente.
Sistemas
Depósito de energía térmica
-Absorbe y/o suministra cantidades finitas de calor, isotérmico
-Fuente suministra calor, sumidero absorbe energía
Maquina Termica
-Convierte calor en trabajo
-Calor convertido en trabajo, cíclicas.
Carnot
n= Wneto,salida/Qh
Real
n=1 - (TL/TH)
Refrigeradores
-Extrae calor de una cámara y lo deposita en el ambiente
-Trabajo adicional requerido para aumentar para el calor desechado [Qc] en el ambiente.
Carnot
COP=Ql/Wneto,entrada
Real
COP=1/((TL/TH)-1
Bombas de calor
-Transfiere calor del ambiente frío a un medio caliente
-Trabajp requerido para aumentar el calor en el calor de entrada al sistema [Qh].
Carnot
COP=Qh/Wneto,entrada
Real
COP=1/1-((TL/TH)
Ciclo Stirling (1816)
Procesos isotérmicos
e isocóricos
∆U=0
W= (m/M)*R(T1-T2)*ln(V2/V1)
Q abs= nR(T2)*ln(V2/V1)
Ciclo de Carnot
Proceso cíclico reversible
Dos transformaciones isotérmicas
Dos transformaciones adiabáticas
Eficiencia
Aumenta con incremento de temperatura
promedio suministrada
EFICIENCIA= 1-(TL/TH)
Calor entrada (Qe) = Th(S2-S1)
Calor salida (Qs)= TL(S2-S1)
Procesos
Reversibles
Sistema y alrededores
vuelven a estados iniciales
Q y W=0
Procesos ideales
Tipos:
Internamente
reversible
No ocurren irreversibilidades
dentro de las fronteras
Internamente
irreversible
No ocurren irreversibilidades
fuera de las fronteras
Irreversibles
Una vez ocurridos
no vuelven a estados
iniciales
Ocurren en la naturaleza
Irreversiblidades
Fricciòn
Expansión
de gases
Transferencia
de calor
Topic principal
Máquinas de movimiento perpétuo
Eficiencia 100%
MMP1
Violan la !ra Ley
de la termodinámica
MMP2
Violan la 2da Ley
de la termodinámica
Eficiencia
Compara desempeño
entre dispositivos
con la misma tarea.
(+)Eficientia = (-) Irreversibilidades
IDEALIZACIÓN
100% Q = 100%
Máxima comparación de eficiencia en
un sistema irreversible
Usan procesos de regeneración
Eficiencia = 1 - (Tl/Th)
Combustión externa
Usa Hidrógeno y helo
Eficiencia del 80%