Clase 03 Termodin mica

Electroestática

Electrodinámica

Magnetismo

Termodinámica

Ondas y óptica
física

Termodinámica

Cátedra Física II

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Magnetismo

Termodinámica

Ondas y óptica
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Ley Cero

Equilibrio térmico

Primer Principio

Energía - Conservación

Ejemplos de sucesos que no ocurren
naturalmente:





El calor no fluye del objeto más frío al más caliente.
Eltrabajo de la fuerza de rozamiento no se convierte en trabajo útil.
La separación de gases en una mezcla de gases distintos.
La recomposición espontánea de la rotura de un vidrio.

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Q y W son formas de energía equivalentes, pero
no iguales:
Se puede transformar

W mecánico

Q

todo
Q
todo
Wmecánico

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MÁQUINAS TÉRMICAS
Todas las máquinas térmicas utilizan una sustancia de trabajo:
 Aire y vapor de nafta (motores)
 Agua (máquina de vapor)

Diagrama de flujo de energía
Absorbe calor de
un foco caliente

Realiza trabajo
Cede calor residual
a un foco frío
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El 1er principio

ΔU = Q - W

Q=W
ciclo

W = Qneto = Qabs - Qced

El trabajo que entrega
una máquina térmica es
igual al calor neto que
recibe

realizado
por la
máquina

aportado
por/desde
el exterior

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Rendimiento de unamáquina térmica

Ganancia
Rendimient o 
Costo

Q
W Q Q


 1
Q
Q
Q
abs

abs

Situación Ideal

ced

abs

ced

abs

Situación Real

Rendimiento 100%

Rendimientos típicos:
40-50%

 1

 1
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Situación ideal:

Situación real:

No hay calor residual,
(η = 100%)
Todo el calor absorbido,convertido en trabajo

Trabajo proporcionado
menor que el ideal
(η < 100%)
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Problema
Un motor de automóvil, cuyo rendimiento es del 22%,
opera a 95 ciclos por segundo y efectúa trabajo a 120 hp.
(a) ¿Cuánto trabajo por ciclo efectúa el sistema sobre el
entorno?

(b) ¿Cuánto calor entra y sale delmotor en cada ciclo?
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Refrigerador
Eficiencia

Q

W

F

Q

Q Q
F

c

F

Eficiencia > 1
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2º Principio de la Termodinámica
Hay dos enunciados alternativos:
1.- Enunciado deKelvin-Planck /de la máquina térmica:

Es imposible que una máquina térmica funcionando cíclicamente
extraiga calor de un sólo foco térmico y lo convierta
íntegramente en trabajo.
En un proceso no–cíclico sí que es
posible la total conversión de Q en
W (por ejemplo, en la expansión
isoterma de un gas ideal).

Es imposible construir
una máquina perfecta
(rendimiento 100%)

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2.- Enunciado de Clausius / del refrigerador:
Es imposible un proceso que tenga como único resultado la
transferencia de calor de un cuerpo más frío a otro más caliente.
 Si el enunciado 1 no fuera cierto, podríamos tener una máquina
perfecta, sin pérdidas.
 Si el enunciado 2 no fuera cierto, el enfriamiento de un recinto
sepodría tener de forma espontánea, sin necesidad de un aporte
de W exterior

Ambos enunciados son equivalentes
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Los dos enunciados alternativos:

Máquina ideal
Imposibilidad de la
máquina ideal:
Enunciado de Kelvin

Refrigerador ideal

Imposibilidad del
refrigerador ideal:
Enunciado de...