Segunda ley

La energìa tiene calidad y sentido
1. Depòsitos tèrmicos
Dispositivos
1. Màquinas Tèrmicas
  1. Operan en un cíclo, reciben calor y ese calor lo convierten en trabjao y rechazan parte del calor
    1. Fórmulas Wn=Qh-QL n=1-(QL/Qh
  2. Estrechamente relacionado con el Enunciado de Kelvin-Plank
    1. Ninguna máquina térmica puede tern eficiencia del 100%
    2. "Es imposible que un dispositivo que opera en un ciclo reciba calor de un solo depósito y produzca una cantidad neta de calor.
  3. dispositivo capaz de realizar trabajo mediante un proceso de paso de energía desde a lo que llamamos como foco caliente hasta un foco frío
    1. Q1 - es el calor absorbido por la máquina, proveniente del foco caliente (T1). Q2 - es el calor que se libera hacia el foco frío (T2). W - es el trabajo generado por el ciclo
      1. W = Q1 - Q2
      2. Es imposible que todo el calor absorbido se convierta en trabajo
  5. Rendimiento
    1. El enunciado de Kelvin-Plank dice que el trabajo siempre es menor al calor absorbido, por lo tanto el rendimiento debe ser menor a 1 (ŋ<1).
  6. Clasificaciòn de Motores Tèrmicos
    1. Combustion Interna
      2. Rotativos
    2. Combustion Externa
      1. Alternativos
2. Refrigeradores
  1. Máquina que extrae calor de un foco frio que después es suministrado al ambiente. Necesita de un motor electrico para que produzca el trabajo adicional.
    1. Fòrmulas
3. Bombas de calor
  1. Máquinas que les aplica trabajo externo para poder extraer calor de un foco frío y transferirlo a un foco caliente.
    1. Fòrmulas
      1. Estrechamente relacionado con Enunciado Clausius
        Necesita de una fuente externa para que la tranferencia se de de menor a mayor
        Es improsible construit un dispositivo que opere en un ciclo sin que produzca ningun otro efecto de transferencia de calor de un cuerpo de mayor temperatura a otro de menor
4. Calentadores
  1. aplicar trabajo a una maquina y de esta manera producir calor calor
Entropía
1. Mecanismos de entropía
  1. Transferencia de calor
  2. Flujo Másico
2. Incremento de entropía
  1. Caso internamente reversible la ecuación se iguala
  2. En el caso irreversible el cambio de entropía es mayor a la integral de dQ/T.
3. Procesos Isentrópicos
  1. Es un proceso donde la entropía permanece constante. Modelo apropiado para proceso reales. Permite definir la eficiencia del proceso. Se usa para referirse a procesos adiabáticos internamente reversibles.
4. Cambio de entropia en sustancias puras
  1. se determina a partir de tablas termodinámicas.
5. En el ciclo de Carnot también aparecen los diagramas de entropía Wneto,salida = QH - QL
6. Procesos isotérmicos
  1. "Depósitos de energía térmica que pueden absorber o proporcionar calor indefinidamente a temperatura constante."
7. “La entropía de un sistema aislado durante un proceso siempre se incrementa o, en caso de un proceso reversible, permanece constante”.
8. La diferencia del cambio de entropía y la transferencia de entropía es igual a la generación de entropía:
9. Cuando entropía llega a nivel máximo - sistema en equilibrio
10. Depende del estado y no de la trayectoria del proceso. Propiedad extensiva e intensiva. Energía que no está disponible para realizar trabajo. Desorden de un sistema..
  2. Es una medida de desorden molecular
11. Entropía en los estados de la materia:
12. Balance de Entropía
Procesos Reversibles e Irreversibles y Ciclo de Carnot
1. Proceso Irreversible
  1. Procesos unidireccionales, en el cual el sistema y sus alrededores no pueden regresar a su estado inicial.
2. Proceso reversible
  1. El sistema y sus alrededores pueden regresar al estado inicial
3. Ciclo de Carnot
  1. Proceso cíclico reversible que utiliza un gas perfecto, y que consta de dos transformaciones isotérmicas y dos adiabáticas.
  2. Etapas
    1. 1.- Transformación A-->B (Isotérmica):
      1. .2.- Transformación B-->C (Adiabática)
        3.- Transformación C-->D (Isotermica)
        Transformación D-->A (Adiabática)
4. Motor de Carnot
  1. Dispositivo ideal que describe un ciclo de Carnot. Trabaja entre dos focos, tomando calor Q1 del foco caliente a la temperatura T1, produciendo un trabajo W, y cediendo un calor Q2 al foco frío a la temperatura T2.
5. Frigorifico
  1. Funcionamiento inverso de la máquina de Carnor
Ciclo de Otto
1. Datos relevantes
  1. Este ciclo modela el comportamiento de un motor de explosión.
  2. Se aplica en los motores de combustión interna de encendido provocado.
  3. Inventado por Nicolaus Otto en 1872.
  4. Pueden ser de 4 tiempos (2 vueltas) o 2 tiempos (1 vuelta).
  5. Teóricamente el ciclo consta de 4 procesos reversibles y en serie.
2. Fórmulas
  3. Eficiencia
    1. El rendimiento comun de un buen motor Otto de 4 tiempos es de un 25 a un 30%
Ciclo Diesel
1. Similar al ciclo otto en muchos aspectos, excepto principalmente en la manera en la que inicia la combustión.
2. Datos reelevantes
  1. El ciclo diesel, ideado en los 1890’s por Rudolph Diesel
  2. Utiliza aire caliente y comprimido para que se encienda el combustible
4. Razón de compresión, de corte y de calores específicos
  1. la razón de corte se define como la razón de volumenes despues y antes de la combustión.
  2. relación entre el volumen máximo y mínimo.
  3. La razón de volumenes especificos: k= cp/cv
Diferencias entre Ciclos Otto y Diesel
1. En el ciclo Otto la razón de compresión está limitado por la temperatura de ignición de la mezcla.
2. El ciclo de Otto ideal utiliza una razón de 8.
3. El ciclo Diesel solo utiliza aire en la etapa de compresión, por lo que puede llegar a razones de compresión más altas
4. En el ciclo de Diesel la etapa BC (23) es isobárica.

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