2Da ley de la termodinamica

THERMO DYNAMIS

“El Poder del Calor”

“Segunda Ley de la Termodinámica”
PUCP - Lab. Energía - Ing. E. Barrantes

Los 4 Principios Fundamentales de la Termodinámica:
Ley Cero: Define la Temperatura como una Propiedad y condición de Equilibrio Termodinámico. Primera Ley: Define el concepto de Energía, el Principio de conservación y de transformación. Segunda Ley: Establece la dirección delos procesos en base a la Entropía. Tercera Ley: Interpreta la Entropía (Absoluta) como orden de los Sistemas Termodinámicos.
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Los inicios…
• Desde el descubrimiento del “fuego” la humanidad le buscó diversos usos: defenderse de las bestias y enemigos, cocinar, calentarse en invierno, hornear arcilla, forjar y fundir metales… • Actividades relacionadasúnicamente con el “poder de calentamiento”.
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Otros “usos” del fuego:
• Fueron los griegos los primeros en establecer otras aplicaciones del “fuego”. Sin embargo muchos de diseños propuestos, eran poco útiles… • Otros no llegaron a construirse.

Diseño de Herón de Alejandría: “La Aelipila” Un “molinete” rotatorio, que contiene agua calentada con leña enla parte inferior.

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Otros “usos” del fuego…
• A partir del siglo XVII, surge mayor interés en usar el “calor” para obtener “potencia” (“Máquinas de Calor”), como el Pistón de Denis Papin (basado en los escritos de Heron de Alejandría). • Avanzado el siglo XVIII, las “Maquinas de Calor” que empleaban agua, como fluido de trabajo, pasaron a llamarse“Máquinas de Vapor”, las cuales fueron perfeccionadas por memorables personajes (Thomas Savery, Thomas Newcomen, James Watt).
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El principio de la Máquina de Vapor

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Distintas formas de Energía
Por experiencia histórica entonces:

Q≠W
Calor no es igual a Trabajo

El Calor (Q) es una forma de energía de menor“calidad” que el Trabajo (W), ya que ésta es una forma de energía completamente útil.
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Objetivos y Aplicación de la Segunda Ley de la Termodinámica Es un principio cualitativo, orientado a:
Establecer el sentido (dirección) de los procesos y de la transformación de energía. ¿Qué procesos se pueden realizar, y cuáles no? Establecer condiciones deequilibrio. ¿Cuál debe ser la condición de equilibrio en un sistema? Proporcionar relaciones para establecer la “calidad” en la transformación de la energía.
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2da. Ley: Objetivos y Aplicación
Establecer mejores prestaciones Termodinámicas para Máquinas y Motores Térmicos. Cuantificar la discrepancia respecto a lo ideal en máquinas reales. Definir una escalatermométrica independiente de las sustancias. Determinar la Energía Interna (u, kJ/kg) y la Entalpía (h, kJ/kg), a partir de otras propiedades medibles.
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Análisis de Máquinas y Procesos El Trabajo se puede convertir completamente en calor, por ejemplo el flujo de corriente eléctrica en un conductor (Resistencia eléctrica) se puede transformar completamente encalor. Sin embargo el Calor no se puede convertir completamente en Trabajo.
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Necesidad de Conceptos • Para comprender mejor esta diferencia entre CALOR (Q) y TRABAJO (W), es necesario fijar dos conceptos que veremos con detalle más adelante: “Máquina Térmica” “Reversibilidad Térmodinámica”
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DefinicionesMáquina Térmica:
Es una máquina que opera en un CICLO TERMODINAMICO POSITIVO, para proporcionar TRABAJO. El prototipo básico es la Máquina de Vapor, pero se pueden considerar Plantas más complejas… (Ciclo Clausius-Rankine).
QA = Calor suministrado desde una Fuente a TA
CALDERA

WT(-)

WT(+)

∼

WN(+)

CONDENSADOR

QB = Calor evacuado a un SUMIDERO a TB

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