Termodinamica

INTRODUCCIÓN A LA SEGUNDA LEY
Que principios deben cumplirse para que ocurra un proceso? • Satisfacer la 1°Ley  Ppo de conservación de energía (no restringe dirección de procesos) • Satisfacer la 2°Ley   Determinar nivel de degradación de la Energía de un proceso  Dirección de los procesos  Afirma la existencia de calidad de la energía  Útil en la determinación de los límites teóricos defuncionamiento de sistemas

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Ejemplos de Procesos en que se cumple la 1°Ley pero en una sola dirección: •Cubo de Hielo en Taza de Agua Caliente •Conversión de calor en trabajo W Q W Q

Conceptos a dominar e incluir en nuestro lenguaje técnico-termodinámico:

• Procesos Reversibles e Irrversibles • Depósitos de Energía Térmica • Maquinas Térmicas • Eficiencia Térmica

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• ProcesosReversibles

Proceso cuasiestático Sin efectos disipativos • Procesos Irreversibles

Idealización

Aquel que no se puede invertir y volver a sus condiciones iniciales

Real

Irrev mas comunes?

Obs : P. R.  Regreso a estado inicial sin variación P.I.  Regreso implica pérdidas , por lo tanto, no regresa a estado original Modelos ‘IDEALES sirven para comparar procesos IDEALES’ ‘REALESREALES’ Producción de Trabajo  Entregan Trabajo (+) Consumen Trabajo  Requieren Trabajo (- )
Mientras más cerca estemos de un proceso reversible mayor será el trabajo entregado por un dispositivo productor de W o tanto menor el trabajo requerido por un dispositivo consumidor de W

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Depósitos de Energía Térmica
Llamados también FOCOS son sistemas de FOCOS, Temperatura Constante que nose ven alterados por una extracción o aporte continuado (finito) de calor.

Poseen una gran Capacidad Calorífica o de Energía Térmica Ejemplos: Ríos, lagos, aire atmosférico, etc

Depósitos de Energía Térmica
Depósito que suministra Energía en forma de Calor  FUENTE Depósito que absorbe Energía en forma de Calor  SUMIDERO

Contaminación Térmica

conciencia

Control (niveles seguros ydeseables)

Supervición

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Máquinas Térmicas
Las MT están compuestos de los sgtes subsistemas: 1) Máquina  Sistema cerrado a través del cual un fluido describe un proceso Cíclico cuasiestático 2) Focos  Fuente-Sumidero Sentido amplio: Turb gas y MCI Todas se caracterizan por: 1.1.- Recibir calor de fuente a alta T° TC T° 2.2.- Convertir parte de este Q en W 3.3.- Liberan Calor a fuentede baja T° Tf T° 4.4.- Operan en Ciclo
Fluido al y desde el cual se realiza el procesoFluido de trabajo

Máquinas Térmicas

Central térmica a vapor (MCE)

Refrigeradores y BBS de Calor

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EJEMPLO

•Planta de vapor o de fuerza
Variables :

Energía eléctrica

Qen: Cantidad de calor suministrada al vapor en la caldera de fte de alta T° (Tc) Qsal: Cantidad de calor liberado delvapor en el condensador en sumidero de baja T (Tf) T° Wsal: Cantidad de trabajo entregado por el vapor cuando se expande en la turbina Wen: Cantidad de trabajo requerido para comprimir el agua a la presión de la caldera

Turbina

G Generador

Condensador Caldera Bomba

• Refrigeración

Variables : QC: Magnitud del Calor extraído del espacio refrigerado a TC QF: Magnitud del Calor liberadoal ambiente a temperatura Tf Wneto,en: Entrada de trabajo neto al refrigerador

Qc

Condensador V Válvula de E Expansión W Co ompresor Evaporador Qf

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Enunciados de la Segunda Ley de la Termodinámica KelvinKelvin-Planck

Clausius

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Eficiencia Térmica:

Fracción de calor que se convierte en Wneto
Rendimiento: Salida deseada / Entrada requerida Qsal: Siempre  0  rendimientoNUNCA es del 100% Objetivo siempre es mejorar el rendimiento, porque?

t de Centrales Térmicas?

Wn = Q c - Q f

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Conceptos

básicos

Tc

g de refrigeradores y Bombas de Calor: Calor:
Consumen trabajo y retiran calor del cuerpo o frio (refrigeración) aportan Tf

calor a un cuerpo caliente (bomba de calor)

El rendimiento térmico de una máquina que q q trabaja en un ciclo...