maquinas termicas

Páginas: 9 (2084 palabras) Publicado: 13 de marzo de 2014
Máquinas térmicas de refrigeración
Refrigeración
Refrigerar suele ser sinónimo de enfriar, pero aquí se hará una clara distinción entre ambas ideas, reservando la de refrigeración para cuando el enfriamiento ocurre a temperaturas por debajo de la atmosférica (en ambos casos se trata de extraer calor del sistema, pero la refrigeración así entendida requiere el aporte de energía del exterior,mientras que el enfriamiento podría conseguirse simplemente dejando el sistema caliente en contacto con la atmósfera (aunque muchas veces también se aporte energía del exterior para acelerar este enfriamiento).
Este capítulo sirve también para el estudio termodinámico de las bombas de calor, que no son más que equipos frigoríficos utilizados para bombear energía térmica desde una temperatura aotra superior. Aunque no se da ninguna descripción especial para estas bombas de calor, se proponen problemas que pueden ayudar a comprender su problemática. Dado que el mundo en que vivimos no está en equilibrio termodinámico, se pueden conseguir temperaturas inferiores a las del ambiente en un instante y un lugar dado por medios naturales, simplemente trayendo el 'frío' desde lugares más fríos(en el siglo XIX se exportaba hielo desde la bahía de Hudson a todo el mundo), o desde el mismo lugar y tiempos más fifos (guardando la nieve del invierno hasta el verano, o haciendo hielo en noches frías al relente). Todos estos métodos de preservar sistemas a baja temperatura estaban condicionados a la disposición de una buena envoltura aislante, que normalmente era paja o serrín, con espesorestípicos de un metro.
Pero la Termodinámica enseña muchos otros procedimientos para lograr disminuir la temperatura de un sistema por debajo de la del ambiente, enseñando también que en todos los casos hace falta un aporte de energía para mantener esa condición de desequilibrio frente a la tendencia natural a la uniformización de la temperatura. Además, la Termodinámica enseña a calcular el valormínimo de esa energía necesaria. Los procesos termodinámicos más usados para disminuir la temperatura sin transmisión de calor a un foco más frío son:

Disminución de la presión de vapor de un líquido volátil (aunque el mecanismo es igual para líquidos poco volátiles y para sólidos, el efecto rehgerante sería pequeño). Si se considera un sistema cerrado conteniendo éter puro (C2H50C2H5) a unatemperatura atmosférica de 20 OC, en el equilibrio la presión en el interior será de 59 kPa, pero si ahora se aspiran los vapores con una bomba de vacío, el sistema dejade estar en equilibrio y el líquido tiende a generar vapor para alcanzar el equilibrio, que al final se alcanzará a la temperatura atmosférica y la misma presión, pero habiendo descendido un poco el nivel de líquido. Sin embargo,durante el proceso de relajación, si la transmitancia térmica de la frontera del sistema con la atmósfera no es muy grande, la entalpía necesaria para la vaporización ha de suministrarla el líquido a partir de su entalpía sensible, disminuyendo su temperatura, con lo cual, si hubiese otro sistema en contacto con el líquido también se enfriaría.

Expansión brusca de un gas o vapor (sobre todo si enella se realiza trabajo). Es fácil comprender que si un gas encerrado a presión en un dispositivo cilindro-émbolo sufre una expansión brusca (que se podrá considerar adiabática), realizando un trabajo contra una carga (o simplemente acelerando el émbolo contra la presión atmosférica), su energía interna y por ende su temperatura habrá de disminuir para compensar el balance energético.

Mezcladoendotérmico de sustancias apropiadas. Ya se vio en el Cap. 7 que al mezclar hielo y sal, ambos a O OC, la mezcla puede disminuir su temperatura hasta -21 OC, si las proporciones son adecuada y la transmisión de calor al ambiente despreciable. También se vio en el Cap. 8 que al mezclar adiabáticamente agua y aire a la misma temperatura ésta puede disminuir hasta la de saturación adibática....
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