segunda ley de la termodinamica

Aplicaciones de la segunda ley de la termodinámica en la ingeniería

LA SEGUNDA LEY DE LA TERMODINÁMICA

        La incapacidad de la primera ley de identificar si un proceso puede llevarse a cabo es remediado al introducir otro principio general, la segunda ley de la termodinámica. La primera ley no restringe la dirección de un proceso, pero satisfacerla no asegura que el proceso ocurrirárealmente. Cuando los procesos no se pueden dar, esto se puede detectar con la ayuda de una propiedad llamada entropía. Un proceso no sucede a menos que satisfaga la primera y la segunda ley de la Termodinámica.
        El empleo de la segunda ley de la termodinámica no se limita a identificar la dirección de los procesos. La segunda ley también afirma que la energía tiene calidad, así comocantidad. La primera ley tiene que ver con la cantidad y la transformación de la energía de una forma a otra sin importar su calidad. Preservar la calidad de la energía es un interés principal de los ingenieros, y la segunda ley brinda los medios necesarios para determinar la calidad, así como el nivel de degradación de la energía durante un proceso. La naturaleza establece que el total de energíaasociada con una fuente térmica nunca puede ser transformada íntegra y completamente en trabajo útil. De aquí que todo el trabajo se puede convertir en calor pero no todo el calor puede convertirse en trabajo.


SEGUNDA LEY DE LA TERMODINÁMICA. DEFINICIONES CLÁSICAS

Definición de Kelvin-Planck

“Es imposible construir un aparato que opere ciclicamente, cuyo único efecto sea absorver calor deuna fuente de temperatura  y convertirlo en una cantidad equivalente de trabajo”.



Fig. 2.19.Ilustración del enunciado de Kelvin Planck

Definición de Clausius

“Es imposible construir un aparato que opere en un ciclo cuyo único efecto sea transferir calor desde una fuente de baja temperatura a otra de temperatura mayor”.

 


Fig. 2.20. Ilustración del enunciado de Clausius.EFICIENCIA TÉRMICA

        Es la medida del rendimiento de una máquina térmica y se define como la relación entre el trabajo neto obtenido y el calor suministrado al fluido de trabajo

                                                           

     


como la suma de los calores es igual a la suma de los trabajos para un sistema que efectúa un ciclo, el trabajo neto se puede expresar como:                                                                                     
   
                                                                

MÁQUINA FRIGORÍFICA

        Es un aparato que opera continuamente o cíclicamente, requiere trabajo y lleva a cabo el objetivo de transferir calor desde un cuerpo de baja temperatura a otro de temperatura mayor. El fluido de trabajoutilizado en el ciclo de refrigeración se llama refrigerante. El ciclo de refrigeración que se usa con mayor frecuencia es el ciclo de refrigeración por compresión de vapor, que incluye cuatro componentes principales: un compresor, un condensador, una válvula de expansión y un evaporador, como se muestra en la Figura 2.22. La máquina frigorífica puede trabajar como un refrigerador o como una bombade calor. Los refrigeradores y las bombas de calor operan en el mismo ciclo, aunque difieren en objetivos. El objetivo del refrigerador es mantener el espacio refrigerado a baja temperatura quitándole calor. La descarga de este calor a un medio de mayor temperatura es tan sólo una parte de la operación, no el propósito. El objetivo de una bomba de calor es mantener un espacio caliente a altatemperatura. Esto se consigue al absorber el calor de una fuente de baja temperatura, como el frío aire exterior, y suministrarlo a un medio de alta temperatura como una casa.
                                                                              
                                                                                                               

        
Fig. 2.22. Máquina de...