Segunda Ley de Termodinámica

SEGUNDA LEY DE LA
TERMODINAMICA.
FUENTE TERMICA
Sistema en equilibrio estable que puede
intercambiar cantidades finitas de calor sin que
varié su temperatura. Por ejemplo la atmósfera,
un río, el hogar de una caldera. Pueden ser:
• Fuente Térmica a Alta Temperatura, se
denomina F.T.A.T o R.T.A.T
• Fuente Térmica a Baja Temperatura, se
denomina F.T.B.T o R.T.B.T

Prof. Carlos G.Villamar Linares
Universidad de los Andes. Facultad de Ingeniería. Escuela de Ingeniería Mecánica.
Mérida. Venezuela.

MAQUINA TERMICA.
Sistema cerrado que trabaja en ciclos, toma
calor de una F.T.A.T convierte parte de ese
calor en trabajo y rechaza calor hacia una
F.T.B.T
F.T.A.T.
TH

QH
Wn

M.T.

QL
F.T.B.T.
TL

Un ejemplo de una máquina térmica es una
planta de vapor.
DondeQH es el calor que se intercambia con la
F.T.A.T.
QL es el calor que se intercambia con la
F.T.B.T.
Wn es el trabajo neto obtenido.
Prof. Carlos G. Villamar Linares
Universidad de los Andes. Facultad de Ingeniería. Escuela de Ingeniería Mecánica.
Mérida. Venezuela.

MAQUINA REFRIGERADORA O BOMBA
DE CALOR.
Sistema cerrado que opera en ciclos tomando
calor de una F.T.B.T y rechazandocalor a una
F.T.A.T y consume cierta cantidad de trabajo
para realizar el proceso.
F.T.A.T.
TH

QH
Wn

Ref.

QL
F.T.B.T.
TL

Un ciclo de refrigeración por compresión de
vapor es un ejemplo de una máquina
refrigeradora.

Prof. Carlos G. Villamar Linares
Universidad de los Andes. Facultad de Ingeniería. Escuela de Ingeniería Mecánica.
Mérida. Venezuela.

RENDIMIENTO TERMICO
Esla relación entre el beneficio obtenido de
una máquina térmica y el costo en energía para
lograrlo.
Beneficio
η=
Costo

Como el beneficio que se obtiene de una
máquina térmica es el trabajo neto y el costo el
calor que se debe suministrar, la ecuación se
representa como
Wn
η=
QH
Como la máquina térmica trabaja en un ciclo
tiene que cumplir con la ecuación de la primera
ley de latermodinámica para ciclos.

∫ δQ = ∫ δW
Prof. Carlos G. Villamar Linares
Universidad de los Andes. Facultad de Ingeniería. Escuela de Ingeniería Mecánica.
Mérida. Venezuela.

Q H − Q L = Wn

Sustituyendo en la ecuación de la eficiencia
resulta
QH − QL
η=
QH

o lo que es lo mismo
η = 1−

QL
QH

COEFICIENTE DE FUNCIONAMIENTO.
Expresa la relación entre el beneficio que seobtiene de una máquina refrigeradora o una
bomba de calor y la energía que se le debe
suministra para obtenerla.
Para la máquina refrigeradora.
Beneficio
β=
Costo
Prof. Carlos G. Villamar Linares
Universidad de los Andes. Facultad de Ingeniería. Escuela de Ingeniería Mecánica.
Mérida. Venezuela.

El beneficio que se obtiene de la máquina
refrigeradora es el calor absorbido y el costo eltrabajo que se debe suministrar, la ecuación se
representa como

QL
β=
Wn
Como la máquina refrigeradora opera en
ciclos cumple con la ecuación de la primera ley
de la termodinámica para ciclos.

∫ δQ = ∫ δW
Q H − Q L = Wn

Sustituyendo en la ecuación del coeficiente de
utilización resulta
Prof. Carlos G. Villamar Linares
Universidad de los Andes. Facultad de Ingeniería. Escuela deIngeniería Mecánica.
Mérida. Venezuela.

β=

QL
QH − QL

o lo que es lo mismo
β=

1
QH
−1
QL

Como en la bomba de calor el beneficio es QH
QH
'
β =
Wn
Y de manera similar al caso anterior al
manipular la ecuación
1
β =
QL
1−
QH
'

Prof. Carlos G. Villamar Linares
Universidad de los Andes. Facultad de Ingeniería. Escuela de Ingeniería Mecánica.
Mérida. Venezuela.POSTULADOS DE LA 2° LEY
• KELVIN – PLANCK:
Basado en una Máquina Térmica. Establece
que es imposible construir un aparato que
operando en ciclos produzca trabajo neto
intercambiando calor con una sola fuente; o
lo que es lo mismo es imposible que una
máquina térmica transforme todo el calor
que se le suministra en trabajo neto.
Es imposible que el trabajo neto obtenido
de una máquina...