Segunda ley de Termodinamica
Depósitos de energía térmica
Para la segunda ley es conveniente plantear una hipotética reserva de infinita capacidad de absorber y liberar calor isotérmicamente.
Ejemplo: la atmósfera y el océano
Ciclo Otto:
Es un ciclo ideal para las máquinas de encendido por chispa.
Consta de 4 fases:
Trabajo:
Con el pistón en su PMS y la mezcla comprimida, la bujía actúa encendiendo una chispa y provocando la combustión. Los gases en expansión generan trabajo girando el cigüeñal mediante el pistón que vuelve a bajar a su PMI.
Compresión:
El cigüeñal sube al pistón de nueva cuenta a su PMS comprimiendo la mezcla de aire y combustible que se ingresó anteriormente mientas las válvulas de entrada y salida se mantienen cerradas.
Admisión:
Se abre la válvula de entrada dejando pasar una mezcla de aire y combustible mientras el pistón baja a su PMI.
El calor no puede fluir de un cuerpo más frió a uno más caliente
Ciclo Ericsson:
Ciclo con regeneración a presión constante.
Consta de 4 fases:
Enfriamiento isobárico:
En el último paso se reduce la temperatura, con el pistón libre. La presión permanece constante, lo que implica un nuevo segmento inicial. El estado final A' tiene la misma presión que A y el mismo volumen que A, por lo que A' = A y el ciclo se cierra.
Expansión isotérmica:
En el tercer paso la presión disminuye lentamente, hasta volver a ser la presión inicial, sin que cambie la temperatura. Al tratarse de una expansión isoterma cuasiestática, volvemos a tener un arco de hipérbola entre los estados C y D.
Calentamiento isobárico:
En el segundo proceso se aumenta la temperatura, pero el pistón puede moverse. Esto quiere decir que se trata de una expansión a presión constante.
Expansión isotérmica:
En el primer paso tenemos que se va aumentando lentamente la presión sobre el gas, manteniéndose constante la temperatura. El proceso es una compresión isoterma, que podemos suponer cuasiestática.
Ciclo Stirling:
Consta de 4 fases:
Regeneración:
Se reduce la temperatura del gas de nuevo a su valor T1 en un proceso a volumen constante.
Compresión:
El gas se expande mientras se le suministra calor de forma que su temperatura permanece en su valor T2.
Regeneración:
El gas se calienta desde la temperatura T1 a la temperatura T2 mantenientdo fijo su volumen.
Expansión:
El gas se comprime desde un volumen inicial VA hasta uno final VB, inferior, manteniendo su temperatura constante en un valor T1 (a base de enfriar el gas de forma continuada).
Maquinas termicas
Estas reciben energía que por lo general viene de
Energía solar, horno de petróleo o energía eléctrica
para después convertirla en calor y el calor se desecha
en algún deposito de energía térmica
Refrigeradores:
El refrigerador tiene la capacidad de
extraer el calor de un sistema preferentemente
abadiato por medio de los pasos de compresión,
evaporación, estrangulación y condensación
Ciclo Diesel:
Es un ciclo ideal las máquinas de encendido por combustión.
Consta de 4 fases:
Escape:
La válvula de escape se abre. El pistón vuelve a subir por última vez a su PMS provocando que los gases restantes salgan por la válvula.
Trabajo:
En lugar de que se active una bujía, esta se cambia por un inyector de combustible que lo proporciona a altas presiones y con el aire totalmente comprimido y con altas temperaturas se combustiona automáticamente. Se genera trabajo con el giro del cigüeñal cuando el pistón vuelve a bajar a su PMI.
Compresión:
El cigüeñal sube al pistón de nueva cuenta a su PMS comprimiendo el aire a niveles superiores que en el motor de gasolina. Esto provoca un incremento máximo de temperatura en el aire.
Admisión:
Se abre la válvula de entrada dejando pasar únicamente aire, llenando el cilindro y bajando el pistón a su PMI.
Enunciado de Kelvin-Planck
Este enunciado trata de que es
imposible crear una maquina con 100%
en rendimiento a diferencia de clausius
que opina lo contrario.
Máquinas de movimiento perpetuo (1era y 2da clase)
Procesos Reversibles e irreversibles.
Los irreversibles solo tienen un sentido de reacción mientras
que los reversibles pueden regresar a su estado original.
Móvil perpetuo de primera especie, toda máquina que funciona
perpetuamente y produce trabajo, sin ninguna entrada externa de
energía, y sujeta a ninguna perdida, pasando el tiempo la máquina
seguirá funcionando sin detenerse.
Móvil perpetuo de segunda especie, toda máquina que funciona
periódicamente, la cual transforma el total de la energía, en otro tipo
(mecánica, eléctrica, etc.), sin pérdida alguna en el proceso
Ciclo de carnot
Para Maquinas:
Bombas de calor
Las bombas de calor extraen
El frío de un foco y al añadirle
trabajo este se calienta.
Refrigeradores
Extraen el calor de un foco
y con trabajo hacen que este calor
baje.
Térmicas
Las maquinas térmicas utilizan
El calor de ingreso (Q) ya sea frio
o caliente y dependiendo al cambio
(aumente o baje) sera tratado como
refrigerador o bomba de calor
Entropia
transferencia de calor irreversible:
una masa con una concentración y
temperatura al ponerse en contacto
con otra jamas podrán regresar a sus
estados originales.
Entropía en una expansión libre:
Hace referencia a la entalipía que
se genera al expandirse un fluido en
un área determinada
Entropía en la conducción de calor:
es la diferencia de la dibición entre el
calor de entrada sobre el una fuente caliente
En un proceso reversible de
un gas ideal ∆S depende sólo de los estados inicial y final y que es independiente de la trayectoria reversible.
Además ∆S puede ser nega- tivo o positivo dependiendo de cuando el gas absorbe o libera calor durante el proceso.
Es el calor transmitido sobre
La temperatura absoluta
Medible en J/K
En sustancias puras:
Los valores de entropía se vuelven
negativos a temperaturas inferiores
al valor de referencia.
Es una medida del desorden.
