Termodinámica


TERMODINÁMICA II
1. MÁQUINA TÉRMICA: convierte el calor en otras formas de energía. La primera máquina de vapor fue construida por el científico británico James P. Joule, donde el calor se transforma en trabajo mecánico. Una máquina térmica es un dispositivo que transforma el calor en trabajo y viceversa. En una máquina térmica el calor entra o sale, se producen cambios de estado y tambiéncambios de fase. En las máquinas térmicas se realizan procesos termodinámicos cíclicos. La máquina térmica es aquel dispositivo que para su operación continua requiere de una fuente (foco caliente) y un sumidero (foco frío). La máquina térmica es aquel dispositivo mecánico que se encarga de trasformar la energía calorífica que se le transfiere, en trabajo mecánico.

DESCRIPCIÓN
A) Fococaliente: es el lugar donde la sustancia de trabajo (vapor de agua) recibe energía calorífica a la temperatura absoluta TA.
B) Foco frío: es el lugar donde la sustancia de trabajo (vapor de agua) libera, pierde energía calorífica a la temperatura TB.
C) Cantidad de calor absorbido (Q1): es la cantidad de calor que recibe la sustancia de trabajo a la temperatura absoluta TA.
D) Cantidad de calorabsorbido (Q2): es la cantidad de calor que libera o pierde la sustancia de trabajo a la temperatura absoluta TB.
E) Cantidad de trabajo neto (W): Se define como la diferencia entre la cantidad de calor recibido y la cantidad de calor que pierde.



2. EFICIENCIA: se define como el grado de perfeccionamiento de la máquina térmica. No tiene unidades, cuyo valor varía ente cero y la unidad.La máquina térmica realiza el mismo ciclo una y otra vez, tomando calor de un reservorio de calor (Q1) y desechando el calor residual a otro reservorio (Q2). El calor absorbido es positivo y el cedido es negativo, de modo que el calor neto en un ciclo es: Q = Q1 - Q2
En todos los procesos termodinámicos se encuentra que el calor neto absorbido no se transforma en su totalidad en trabajo,y por ello definimos la eficiencia de la máquina térmica.
3. SEGUNDA LEY DE LA TERMODINÁMICA. Se puede enunciar de las siguientes maneras:

I. En una máquina térmica es imposible que durante un ciclo todo el calor suministrado se convierta íntegramente en trabajo.

II. No es posible construir una máquina térmica que opere continuamente en un ciclo, recibiendo calor de una sola fuente yproduciendo una cantidad equivalente de trabajo.

III. Es imposible construir una máquina térmica de eficiencia 100%.

4. CICLO DE CARNOT: El francés Sadi Carnot ideó un ciclo reversible constituido por cuatro procesos. Dos expansiones: una isotérmica (1-2) y una adiabática (2-3) y dos compresiones: una isoterma (3-4) y una adiabática (4-1).

TEOREMA 01: de todas las maquinas térmicas quetrabajan entre dos temperaturas (caliente y frío) la que tiene máxima eficiencia es la maquina con ciclo reversible.

TEOREMA 02: todas las maquinas reversibles que trabajan entre las mismas temperaturas poseen eficiencias iguales, independientemente de las sustancias (gas o vapor) que trabajan.

De esto se esto se desprende que la eficiencia de una máquina que desarrolla el ciclo de Carnot sólodepende de las temperaturas de los focos caliente y frío.

5. RELACIÓN DE KELVIN: La cantidad de calor (Q) de cada fuente de energía es directamente proporcional a la temperatura absoluta (T). La relación de Kelvin sólo se podrá aplicar para maquinas con ciclo reversible, sean éstas máquina térmicas o máquinas refrigeradoras.


6. MÁQUINA REFRIGERADORA: absorbe calor del foco frío, invirtiendotrabajo, y parte de esta energía calorífica se la entrega al foco caliente. La cantidad de calor extraído de los cuerpos de la nevera y la cantidad de trabajo para el funcionamiento de esta máquina, son liberados a la atmósfera, calentando el medio ambiente donde se ubica la maquina refrigeradora.
El refrigerador es una máquina térmica que extrae calor del reservorio frío y lo vierte en el...