Eficiencia Y Segunda Ley De La Termodinamica

Eficiencia de ciclos por Segunda Ley de la Termodinámica
En las secciones anteriores se definió la eficiencia térmica así como el coeficiente de funcionamiento (coefficient of performance, cop) comouna medida del desempeño de los dispositivos. Ya que estos son definidos con base en la primera ley se conocen como eficiencias por primera ley . Sin embargo esta eficiencia no hace referencia almáximo desempeño posible.
Como ejemplo considere dos máquinas térmicas, ambas con La eficiencia térmica

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del 30%, pero la máquina térmica opera con una fuente a 600 , mientras que laopera a 1000 y ambas ocupan la temperatura atmosférica para desechar calor a 300 . A primera vista ambas convierten la misma fracción de calor en trabajo. Sin embargo observemos que


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Ahora es evidente que la máquina térmica tiene un potencial de trabajo más grande que la máquina . Es decir que la máquina B se desempeña pobremente ante la máquina, aun cuandoambas tienen la misma eficiencia térmica.
Para medir el desempeño de los dispositivos definimos la eficiencia de segunda ley como la relación entre la eficiencia térmica real y la eficiencia térmicamáxima posible (reversible) tal que,

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Con base en esta definición, las eficiencias por segunda ley de los dos sistemas anteriores están dados por


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Esto es, lamáquina térmica convierte del potencial del trabajo disponible en trabajo útil. Esta proporción es de sólo el para la máquina térmica .
La eficiencia de segunda ley también puede expresarsecomo la relación entre el trabajo útil y la salida de trabajo máximo posible (reversible), tal que

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para dispositivos productores de trabajo. Esta última definición es más general porquepuede aplicarse tanto a procesos (como turbinas) como a ciclos. Es importante notar que la eficiencia por segunda ley esta comprendida entre los valores 0 y , es decir no puede exceder el 100%....