Fisica II

TRABAJO DE INVESTIGACIÓN
FISICA II

1. Volumen y Superficie de control en la Termodinámica:
Un volumen de control es una arbitraria del espacio que se erige en objeto de estudio. Es un sistema termodinámico con la propiedad añadida que se admite la posibilidad de entradas y salida de masa. Por lo demás, el volumen de control intercambia calor con una fuente térmica y trabajo con una o variasfuentes de trabajo.
La superficie de control separa el volumen de control del exterior. Es una frontera imaginaria que puede tener límites reales o imaginarios.


Figura 1 Volumen de Control


Figura 2 Superficie de Control


Figura 3 Fronteras de la Superficie de Control



1.1. El Proceso de Flujo Permanente
Las propiedades del fluido cambian de un punto a otro dentro delvolumen de control, pero en cualquier punto fijo permanecerán iguales durante todo el proceso. Así ninguna propiedad, intensiva o extensiva, dentro del volumen de control cambia con el tiempo. De esta forma la masa total o energía que entra al volumen de control debe ser igual a la que sale. Es decir:

Figura 4 Proceso de Flujo Permanente

1.2. Principio de Conservación de la Masa



FlujoPermanente

Figura 5


El gasto () es la masa que atraviesa la la frontera de control (A) en la unidad de tiempo.

Gases Ideales





1.3. Trabajo de Impulsión

Figura 6

Trabajo necesario para desalojar el volumen entrante:

Trabajo necesario para alojar el volumen saliente:


También se le conoce como energía debida al flujo de masa.

1.4. Principio de Conservación de laEnergía

Figura 7


Flujo estacionario:

1.5. Términos de la Energía
• Energía cinética del fluido
• Energía potencial del fluido
• Calor intercambiado (muchas veces es con el ambiente)
• Trabajo producido o consumido
• Trabajo de impulsión
• Energía interna del fluido






2. Ciclo Dual
Aproximando el proceso de combustión en motores de combustión interna como un proceso deadición de calor a volumen constante o a presión constante es demasiado simple y nada realista. Un enfoque probablemente mejor, pero más complejo sería modelar el proceso de combustión tanto en motores de gasolina como diesel, como una combinación de dos procesos de transferencia de calor, esto es, una parte a volumen constante y otra a presión constante. El ciclo ideal basado en este concepto recibeel nombre de ciclo dual; es un ciclo teórico que se acerca más al funcionamiento real de los motores modernos de ignición por compresión, debido a que y su diagrama P-v se presenta en la siguiente figura:


Figura 8 Diagrama p vs V Del Ciclo Dual




Secuencia de los procesos
1-2 Compresión adiabática reversible.
2-X Transmisión de calor a volumen constante.
X-3 Transmisión de calora presión constante
3-4 Expansión adiabática reversible.
4-1 Cede calor a volumen constante.

La eficiencia térmica de un ciclo Dual estándar de aire es función de las cantidades de calor de entrada y de salida; suponiendo capacidades térmicas específicas constantes nos queda:





Sea:



Sustituyendo estas relaciones en la ecuación de la eficiencia queda:


3. Ciclo LenoirEl ciclo de Lenoir es idealizada ciclo termodinámico a menudo se utiliza para modelar un motor de propulsión a chorro. Se basa en el funcionamiento de un motor patentado por Jean Joseph Etienne Lenoir en 1860. Este motor es a menudo considerado como la primera producción comercial del motor de combustión interna. La ausencia de cualquier proceso de compresión en el diseño conduce a una menoreficiencia térmica que el más conocido ciclo de Otto y de ciclo diesel.

Figura 9
En el ciclo, un gas ideal se somete a:
1-2: volumen constante (isocora) adición de calor;
2-3: Isentrópico expansión;
3-1: Presión constante (isobárica) de calor de rechazo-compresión al volumen en el inicio del ciclo.
El proceso de expansión es Isentrópico y por lo tanto no implica la interacción de calor. La...