Asignaciones

IUNP
Cátedra: Termodinámica
Carrera: Petróleo (4to Semestre)











Investigadores
Freddy Vera
Miguel Santiago
Ingrid Peña
ÍndicePrincipio de Carnot

La segunda ley de la termodinámica restringe la operación de dispositivos cíclicos según se expresa mediante los enunciados de Kelvin-Planck y Clausius. Una máquina térmica no puede operar intercambiando calor con un solo deposito, y un refrigerados no puede funcionar sin una entrada neta de energía de una fuente externa.
Se pueden obtener valiosas conclusiones a partirde estos enunciados; Dos de estas son sobre la eficiencia térmica de máquinas reversibles e irreversibles (es decir reales) y se conocen como principios de Carnot los cuales se expresan como:
1- La eficiencia de una máquina térmica irreversible es siempre menor que la eficiencia de una máquina reversible que opera entre los mismos dos depósitos.
2- Las eficiencias de las máquinas térmicasreversibles que operan entre los mismos dos depósitos son las mismas.

Estos dos enunciados se pueden comprobar mediante la demostración de que la violación de cualquiera de estos da como resultado la violación de la segunda ley de la termodinámica.
Para comprobar el primer enunciado, considere dos máquinas térmicas que operan entre los mismos depósitos, como se ilustra en la figura 6-41; una esreversible y la otra irreversible. Después a cada maquina se le suministra la misma cantidad de calor QH. La cantidad de trabajo producida por la máquina térmica reversible es WRev, y la que produce la irreversible es WIrre.
Se concluye que ninguna máquina térmica puede ser más eficiente que una máquina térmica reversible que operar entre los mismos depósitos.




Ciclo de Carnot

Lasmáquinas térmicas son dispositivos cíclicos y que el fluido de trabajo de una de estas máquinas vuelve a su estado inicial al final de cada ciclo. Durante una parte del ciclo el fluido realiza trabajo y durante otra se hace trabajo sobre el fluido. La diferencia entre estos dos trabajos es el trabajo neto que entrega la máquina térmica. La eficiencia del ciclo de una maquina térmica depende engran medida de cómo se ejecute cada uno de los procesos que constituyen el ciclo. El trabajo neto y, por lo tanto, la eficiencia del ciclo, se pueden maximizar mediante procesos que requieren la mínima cantidad de trabajo y entregan la más posible, es decir, mediante procesos reversibles. Por lo tanto, no es sorprendente que los ciclos más eficientes sean los reversibles, o sea, ciclos queconsisten por completo en procesos reversibles.
Es probable que el ciclo reversible más conocido sea el ciclo de Carnot, propuesto en 1824 por el Ing. Francés Sadi Carnot. La máquina térmica teórica que opera en el ciclo de Carnot se llama máquina térmica de Carnot, cuyo ciclo se compone de cuatro procesos reversibles, dos isotérmicos y dos adiabáticos, y que es posible llevar a cabo en un sistemacerrado o de flujo estacionario.
Considere un sistema cerrado conformado por un gas contenido en un dispositivo de cilindro-émbolo adiabático, como se ilustra en la figura 6-37. El aislamiento de la cabeza del cilindro es tal que puede ser eliminado para poner al cilindro en contacto con depósitos que proporcionan transferencia de calor. Los cuatro procesos reversibles que conforman elciclo de Carnot son los siguientes:
Expansión isotérmica reversible: (Proceso 1-2, TH = Constante). Inicialmente, la temperatura del gas es TH y la cabeza del cilindro está en contacto estrecho con una fuente a temperatura TH. Se permite que el gas se expanda lentamente y que realice trabajo sobre los alrededores. Cuando el gas se expande su temperatura tiende a disminuir, pero tan pronto como...