Termodinamica
Páginas: 5 (1128 palabras)
Publicado: 20 de septiembre de 2010
4 de septiembre de 2010
MAQUINAS TERMICAS Y SEGUNDA LEY DE LA TERMODINAMICA
QL
W
QF
(EJEMPLO DE MAQUINAS TERMICAS LAS PLANTAS GEOTERMICAS, EL MOTOR DE COMBUSTION INTERNA ETC)
UNA REFRIGERADORA FUNCIONA TOTALMENTE AL REVES GENERANDO EL SIGUIENTE ESQUEMA DE FUNCIONAMIENTO
QL
W
QFCALCULOS EN MAQUINAS TERMICAS:
Eficiencia : (℮ ) Calor que la máquina produce (trabajo W ), a partir de lo que se le da (Calor C) .
Qc - Qf Qc Qf
℮ = =
Qc Qc Qc
*Eficiencia de la maquina térmica
SEGUNDA LEY DE LA TERMODINAMICA :
ENUNCIADO DECLASIUS : “ No es posible extraer calor de una fuente fría y transferirlo a una fuente caliente.
IMPOSIBLE
ENUNCIADO DE KELVIN Y PLANCK :
“No es posible un proceso cuyo único resultado sea la absorción de calor procedente de un foco (caliente ) y la conversión de este calor en trabajo.
w
EJERCICIO :
Determine la eficiencia de una maquina que introduce 2000 joules de calordurante la fase de combustión y pierde 1500 joules en el escape.
Qf 1500 joules
℮ = 1 1 = 0.25 Porcentaje 25 %
Qc 2000 joules
La ℮ficiencia es adimensional.
No hay máquina térmica perfecta, por loque la eficiencia siempre será menor que uno
A B
Pf
area
Po
Vo Vf
W= Pf ( Vf - Vo ) - Po ( Vf – Vo )
PROCESOS REVERSIBLES E IRREVERSIBLES ¨:
i
Representación de procesos reversibles.
f
Un ejemplo de proceso irreversible es el rompimiento de una taza .
TEOREMA DE CARNOT:
“ Una máquina térmica que trabajetomando calor de un foco a la temperatura Tc (caliente) y cediendo calor a un foco de temperatura Tf ( frìa ) , no puede tener una eficiencia mayor a una máquina de Carnot que trabaje con los mismos focos.
Qc
A
B Q = 0
Q=0 D C
Qf
Líneas adiabáticas
A B = Expansión isotérmica. En ese caso el sistema absorbe calor en forma de trabajo.
BC = Expansión Adiabática. Donde Q = 0 .
C D = Compresión Isotérmica.
D A = Compresión Adiabática.
La eficiencia:
Tf
℮ = 1 ---
Tc
Ejercicio: Una máquina de Carnot cuyo foco caliente está a la Temperatura de 127 oC . Toma 100 calorías a esta temperatura en cada cicloy devuelve 40 calorías al depósito de baja temperatura. Cual es la temperatura del foco frío.
℮T = 1 - Qf /Qc
℮T = ℮C
℮C = 1 - Tf / Tc
1 - Tf / Tc = 1 - Qf /Qc
40 calorías X 400 oK
Tf = Qf Tc /Qc = _____________________ = 160 oK
100. calorías
Una máquina absorbe 110 calorías y cede 55 caloríasen cada ciclo. Que trabajo en joules se realiza y cual es su rendimiento.
W = QC -- QF
= 110 calorías -- 55 calorías
W = 55 calorías. = 230. 23 Joules
℮ = W / QC
= 230 .23 Joules / 460.46 Joules = 0.5 = 50 %
Una maquina de Carnot cuyo depósito frío está a 10 oC, tiene un rendimiento del40 %. Cual es la temperatura del foco caliente si se desea aumentar al 50 % la eficiencia de la máquina. En cuantos grados se debe reducir la temperatura del foco frío , manteniendo constante la temperatura del foco caliente .
℮ = 40% = 0.4
Tf = 10 oC = 283 oK
Tc =
℮ = 50% = 0.5
0.5 = 1 – TF/Tc...
MAQUINAS TERMICAS Y SEGUNDA LEY DE LA TERMODINAMICA
QL
W
QF
(EJEMPLO DE MAQUINAS TERMICAS LAS PLANTAS GEOTERMICAS, EL MOTOR DE COMBUSTION INTERNA ETC)
UNA REFRIGERADORA FUNCIONA TOTALMENTE AL REVES GENERANDO EL SIGUIENTE ESQUEMA DE FUNCIONAMIENTO
QL
W
QFCALCULOS EN MAQUINAS TERMICAS:
Eficiencia : (℮ ) Calor que la máquina produce (trabajo W ), a partir de lo que se le da (Calor C) .
Qc - Qf Qc Qf
℮ = =
Qc Qc Qc
*Eficiencia de la maquina térmica
SEGUNDA LEY DE LA TERMODINAMICA :
ENUNCIADO DECLASIUS : “ No es posible extraer calor de una fuente fría y transferirlo a una fuente caliente.
IMPOSIBLE
ENUNCIADO DE KELVIN Y PLANCK :
“No es posible un proceso cuyo único resultado sea la absorción de calor procedente de un foco (caliente ) y la conversión de este calor en trabajo.
w
EJERCICIO :
Determine la eficiencia de una maquina que introduce 2000 joules de calordurante la fase de combustión y pierde 1500 joules en el escape.
Qf 1500 joules
℮ = 1 1 = 0.25 Porcentaje 25 %
Qc 2000 joules
La ℮ficiencia es adimensional.
No hay máquina térmica perfecta, por loque la eficiencia siempre será menor que uno
A B
Pf
area
Po
Vo Vf
W= Pf ( Vf - Vo ) - Po ( Vf – Vo )
PROCESOS REVERSIBLES E IRREVERSIBLES ¨:
i
Representación de procesos reversibles.
f
Un ejemplo de proceso irreversible es el rompimiento de una taza .
TEOREMA DE CARNOT:
“ Una máquina térmica que trabajetomando calor de un foco a la temperatura Tc (caliente) y cediendo calor a un foco de temperatura Tf ( frìa ) , no puede tener una eficiencia mayor a una máquina de Carnot que trabaje con los mismos focos.
Qc
A
B Q = 0
Q=0 D C
Qf
Líneas adiabáticas
A B = Expansión isotérmica. En ese caso el sistema absorbe calor en forma de trabajo.
BC = Expansión Adiabática. Donde Q = 0 .
C D = Compresión Isotérmica.
D A = Compresión Adiabática.
La eficiencia:
Tf
℮ = 1 ---
Tc
Ejercicio: Una máquina de Carnot cuyo foco caliente está a la Temperatura de 127 oC . Toma 100 calorías a esta temperatura en cada cicloy devuelve 40 calorías al depósito de baja temperatura. Cual es la temperatura del foco frío.
℮T = 1 - Qf /Qc
℮T = ℮C
℮C = 1 - Tf / Tc
1 - Tf / Tc = 1 - Qf /Qc
40 calorías X 400 oK
Tf = Qf Tc /Qc = _____________________ = 160 oK
100. calorías
Una máquina absorbe 110 calorías y cede 55 caloríasen cada ciclo. Que trabajo en joules se realiza y cual es su rendimiento.
W = QC -- QF
= 110 calorías -- 55 calorías
W = 55 calorías. = 230. 23 Joules
℮ = W / QC
= 230 .23 Joules / 460.46 Joules = 0.5 = 50 %
Una maquina de Carnot cuyo depósito frío está a 10 oC, tiene un rendimiento del40 %. Cual es la temperatura del foco caliente si se desea aumentar al 50 % la eficiencia de la máquina. En cuantos grados se debe reducir la temperatura del foco frío , manteniendo constante la temperatura del foco caliente .
℮ = 40% = 0.4
Tf = 10 oC = 283 oK
Tc =
℮ = 50% = 0.5
0.5 = 1 – TF/Tc...
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