Segunda Ley De La Termodinamica
Páginas: 18 (4381 palabras)
Publicado: 7 de noviembre de 2012
SEGUNDO PRINCIPIO DE LA TERMODINAMICA
En todo proceso que se requiera energía, por ejemplo para mover una máquina o propulsar un vehículo ha de transformarse calor en energía mecánica y uno de los problemas técnicos es justamente resolver esta conversión con el mayor rendimiento.
En general las transformaciones pueden representarse como:
Energ química --------- energ calórica ---------energía mecánica
La última fase es la que concentra nuestro interés ya que la primera transformación no presenta demasiadas dificultades.
Es evidente que la transformación calórica ------ mecánica requiere siempre la utilización de algún tipo de motor, tal como una máquina de vapor, uno a nafta o diesel.
A primera vista el problema no parecería complicado puesto que si 1 Kcal = 4187 joulespareciese que todo se limita a buscar cuantas calorías produce el combustible que estoy usando y buscar su equivalente en Joules o Kwh, pero a poco de andar voy a verificar que por ejemplo, una máquina de vapor funcionando con carbón, suministra en la práctica entre el 5 y el 30% del valor teórico.
La primer pregunta surge de inmediato……¡¿en qué se convirtió el resto?
Las pérdidas debidasa gases de combustión y rozamiento constituyen una pequeña parte de lo que falta, pero la mayor pérdida se debe al calor expelido por el escape..
No se ha podido construir ningún motor térmico que no arroje al exterior por el escape una importante fracción de calor.- La imposibilidad de construir un motor que sin ningún otro cambio ostensible transforme íntegramente una cantidad de calor entrabajo mecánico es una ley fundamental conocida como segundo principio de la termodinámica.
El primer principio está relacionado con la conservación de la energía e impone la equivalencia máxima que puede darse entre calor y trabajo mientras que el segundo principio es más restrictivo que el primero y establece que no es posible una transformación del 100% cualquiera sea el tipo de motor.Para la fracción de calor suministrado que el motor convierte en trabajo, se cumple la equivalencia del primer principio.
El ingeniero francés Sadi Carnot fue quien primero abordó en 1824 el problema del rendimiento de un motor térmico desde el punto de vista teórico ya que hasta ese momento todas las mejoras obtenidas en las máquinas térmicas eran debido a casualidad, experiencia o inspiración.-En los primeros estudios se mantenía todavía la idea del calórico y entonces si se lo comparaba con por ejemplo una rueda hidráulica se veía que la cantidad de agua que entraba era igual a la que salía y además se había producido un trabajo mecánico. A pesar de las limitaciones teóricas Carnot obtuvo la expresión correcta del rendimiento máximo de cualquier motor térmico que opera entre dostemperaturas dadas.
Las transformaciones de energía en un motor térmico están representadas esquemáticamente de un modo convencional por el siguiente diagrama, donde el motor se representa por un círculo, el calor Q2 es el entregado al motor, Q1 el entregado por el escape y la flecha hacia la derecha representa el calor neto suministrado al motor y convertido en trabajo mecánico.
Dado queestamos considerando ciclos completos en todos los casos siempre se vuelve al punto inicial y la variación de energía interna, según el primer principio, es nula, por lo que:
Q2= Q1 + W ----------- W = Q2 – Q1
O sea, el trabajo mecánico realizado es igual a la diferencia entre el calor suministrado al motor y el cedido por él. Así puede definirse el rendimiento como la razón entre eltrabajo realizado y el calor absorbido.
E= Trabajo realizado = W = Q2 – Q1
Calor absorbido Q2 Q2
Analizaremos los distintos tipos de motores sin entrar a considerar cuestiones relacionadas a la construcción.
MOTOR DE COMBUSTIÓN INTERNA
El motor más conocido es del tipo de cuatro tiempos, llamado así porque en cada ciclo se verifican cuatro procesos....
En todo proceso que se requiera energía, por ejemplo para mover una máquina o propulsar un vehículo ha de transformarse calor en energía mecánica y uno de los problemas técnicos es justamente resolver esta conversión con el mayor rendimiento.
En general las transformaciones pueden representarse como:
Energ química --------- energ calórica ---------energía mecánica
La última fase es la que concentra nuestro interés ya que la primera transformación no presenta demasiadas dificultades.
Es evidente que la transformación calórica ------ mecánica requiere siempre la utilización de algún tipo de motor, tal como una máquina de vapor, uno a nafta o diesel.
A primera vista el problema no parecería complicado puesto que si 1 Kcal = 4187 joulespareciese que todo se limita a buscar cuantas calorías produce el combustible que estoy usando y buscar su equivalente en Joules o Kwh, pero a poco de andar voy a verificar que por ejemplo, una máquina de vapor funcionando con carbón, suministra en la práctica entre el 5 y el 30% del valor teórico.
La primer pregunta surge de inmediato……¡¿en qué se convirtió el resto?
Las pérdidas debidasa gases de combustión y rozamiento constituyen una pequeña parte de lo que falta, pero la mayor pérdida se debe al calor expelido por el escape..
No se ha podido construir ningún motor térmico que no arroje al exterior por el escape una importante fracción de calor.- La imposibilidad de construir un motor que sin ningún otro cambio ostensible transforme íntegramente una cantidad de calor entrabajo mecánico es una ley fundamental conocida como segundo principio de la termodinámica.
El primer principio está relacionado con la conservación de la energía e impone la equivalencia máxima que puede darse entre calor y trabajo mientras que el segundo principio es más restrictivo que el primero y establece que no es posible una transformación del 100% cualquiera sea el tipo de motor.Para la fracción de calor suministrado que el motor convierte en trabajo, se cumple la equivalencia del primer principio.
El ingeniero francés Sadi Carnot fue quien primero abordó en 1824 el problema del rendimiento de un motor térmico desde el punto de vista teórico ya que hasta ese momento todas las mejoras obtenidas en las máquinas térmicas eran debido a casualidad, experiencia o inspiración.-En los primeros estudios se mantenía todavía la idea del calórico y entonces si se lo comparaba con por ejemplo una rueda hidráulica se veía que la cantidad de agua que entraba era igual a la que salía y además se había producido un trabajo mecánico. A pesar de las limitaciones teóricas Carnot obtuvo la expresión correcta del rendimiento máximo de cualquier motor térmico que opera entre dostemperaturas dadas.
Las transformaciones de energía en un motor térmico están representadas esquemáticamente de un modo convencional por el siguiente diagrama, donde el motor se representa por un círculo, el calor Q2 es el entregado al motor, Q1 el entregado por el escape y la flecha hacia la derecha representa el calor neto suministrado al motor y convertido en trabajo mecánico.
Dado queestamos considerando ciclos completos en todos los casos siempre se vuelve al punto inicial y la variación de energía interna, según el primer principio, es nula, por lo que:
Q2= Q1 + W ----------- W = Q2 – Q1
O sea, el trabajo mecánico realizado es igual a la diferencia entre el calor suministrado al motor y el cedido por él. Así puede definirse el rendimiento como la razón entre eltrabajo realizado y el calor absorbido.
E= Trabajo realizado = W = Q2 – Q1
Calor absorbido Q2 Q2
Analizaremos los distintos tipos de motores sin entrar a considerar cuestiones relacionadas a la construcción.
MOTOR DE COMBUSTIÓN INTERNA
El motor más conocido es del tipo de cuatro tiempos, llamado así porque en cada ciclo se verifican cuatro procesos....
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