principios

La segunda ley de la termodinámica establece que los procesos se dan en cierta dirección, no en cualquier dirección. Para que un proceso pueda llevarse a cabo debe satisfacer tanto la primera como la segunda ley de la termodinámica. Los cuerpos que absorben o desechan calor isotérmicamente se llaman depósitos de energía térmica. Los refrigeradores y las bombas de calor son dispositivos queabsorben calor de medios de baja temperatura y que lo desechan en medios de temperaturas mas bajas.
Se dice que un proceso será reversible si tanto el sistema como los alrededores pueden ser regresados a sus condiciones originales. Cualquier otro proceso es irreversible.
El Ciclo de Carnot es un ciclo reversible compuesto de cuatro procesos reversibles: dos isotérmicos (temperatura constante) y dosadiabáticos (aislados termicamente).
El ciclo de la maquina de Carnot es totalmente reversible, por lo tanto todos los procesos que ocurren dentro de ella pueden ser invertidos, lo cual hace que se convierta en el ciclo de refrigeración de Carnot. En este ciclo todo permanece igual, excepto las direcciones de interacción de calor que están en sentido contrario.
Según la segunda ley de latermodinámica, una maquina térmica no puede operar si intercambia calor con un solo deposito, y un refrigerador no opera sin una entrada de trabajo neto de una fuente externa. Todo esto nos lleva a tomar varias conclusiones pero dos de estas se refieren a la eficiencia de maquinas térmicas reversibles e irreversibles y se conocen como principios de Carnot.
1) La eficiencia de una maquina térmicairreversible siempre es menor que la eficiencia de una reversible que opera entre los mismos dos depósitos.
2) La eficiencia de todas las maquinas térmicas reversibles que operan entre los mismos dos depósitos son iguales.
La violación de cualquiera de estos dos principios viola la segunda ley de la termodinámica.
La maquina térmica de Carnot es al maquina reversible mas conocida. Posee la eficiencia masalta que pueda tener una maquina térmica que opere entre dos depósitos de energía térmica a temperatura TL y TH. Todas las maquinas térmicas irreversibles (real) que operen entre estos dos limites de temperatura serán eficientemente mas bajas y nunca alcanzaran el valor máximo de eficiencia porque es imposible eliminar todas las irreversibilidades asociadas al ciclo real.
La comparación de lasmaquinas térmicas reales y reversibles que operan entre los mismos límites de temperatura se realiza de la siguiente manera:
nt,rev maquina térmica imposible

Todos los dispositivos o aparatos que producen trabajo en su funcionamiento tienen nivel de eficiencia cercano al 40% lo cual parece demasiado bajo en relación al 100%, sin embargo la eficiencia en las maquinas térmicas realesno se comparan con el 100%, se comparan con la eficiencia de las maquinas térmicas reversibles que operen en el mismo limite de temperatura.
Todo aparato que opere en un ciclo de Carnot invertido se llama Refrigerador de Carnot o Bomba de Calor de Carnot. El coeficiente de rendimiento de este tipo de aparatos, reversibles o irreversible, esta dado por las siguientes ecuaciones:

• COPR=1/(TH/QL-1)
• COPBC= 1/(1-QL/QH)

QL: cantidad de calor absorbida de un medio de baja temperatura.
QH: cantidad de calor desechada en un medio de alta temperatura.
Los COP de todos los refrigeradores se determinan al sustituir los cocientes de transferencia de calor en las relaciones anteriores por los cocientes de las temperaturas absolutas de los medios de alta y baja temperatura. Se expresa dela siguiente manera:
• COPR,rev= 1/(TH/TL-1)
• COPBC,rev= 1/(1-TL/TH)
Estos son los coeficientes de operaciones más altos que puede tener un refrigerador que opera entre los límites de temperatura TL y TH. Todas las bombas de calor que operen entre estos límites de temperatura tendrán coeficiente de operaciones mas bajas.
Los coeficientes de operación de refrigeradores reales y reversibles...