Segunda ley

Segunda ley

1. La energìa tiene calidad y sentido

   • Depòsitos tèrmicos

2. Dispositivos

   • Màquinas Tèrmicas
     • Operan en un cíclo, reciben calor y ese calor lo convierten en trabjao y rechazan parte del calor
       • Fórmulas Wn=Qh-QL n=1-(QL/Qh
     • Estrechamente relacionado con el Enunciado de Kelvin-Plank
       • Ninguna máquina térmica puede tern eficiencia del 100%
       • "Es imposible que un dispositivo que opera en un ciclo reciba calor de un solo depósito y produzca una cantidad neta de calor.
     • dispositivo capaz de realizar trabajo mediante un proceso de paso de energía desde a lo que llamamos como foco caliente hasta un foco frío
       • 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
         • W = Q1 - Q2
         • Es imposible que todo el calor absorbido se convierta en trabajo
     • Rendimiento
       • 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).
     • Clasificaciòn de Motores Tèrmicos
       • Combustion Interna
         • Rotativos
       • Combustion Externa
         • Alternativos
   • Refrigeradores
     • 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.
       • Fòrmulas
   • Bombas de calor
     • Máquinas que les aplica trabajo externo para poder extraer calor de un foco frío y transferirlo a un foco caliente.
       • Fòrmulas
         • 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
   • Calentadores
     • aplicar trabajo a una maquina y de esta manera producir calor calor

3. Entropía

   • Mecanismos de entropía
     • Transferencia de calor
     • Flujo Másico
   • Incremento de entropía
     • Caso internamente reversible la ecuación se iguala
     • En el caso irreversible el cambio de entropía es mayor a la integral de dQ/T.
   • Procesos Isentrópicos
     • 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.
   • Cambio de entropia en sustancias puras
     • se determina a partir de tablas termodinámicas.
   • En el ciclo de Carnot también aparecen los diagramas de entropía Wneto,salida = QH - QL
   • Procesos isotérmicos
     • "Depósitos de energía térmica que pueden absorber o proporcionar calor indefinidamente a temperatura constante."
   • “La entropía de un sistema aislado durante un proceso siempre se incrementa o, en caso de un proceso reversible, permanece constante”.
   • La diferencia del cambio de entropía y la transferencia de entropía es igual a la generación de entropía:
   • Cuando entropía llega a nivel máximo - sistema en equilibrio
   • 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..
     • Es una medida de desorden molecular
   • Entropía en los estados de la materia:
   • Balance de Entropía

4. Procesos Reversibles e Irreversibles y Ciclo de Carnot

   • Proceso Irreversible
     • Procesos unidireccionales, en el cual el sistema y sus alrededores no pueden regresar a su estado inicial.
   • Proceso reversible
     • El sistema y sus alrededores pueden regresar al estado inicial
   • Ciclo de Carnot
     • Proceso cíclico reversible que utiliza un gas perfecto, y que consta de dos transformaciones isotérmicas y dos adiabáticas.
     • Etapas
       • 1.- Transformación A-->B (Isotérmica):
         • .2.- Transformación B-->C (Adiabática)
           • 3.- Transformación C-->D (Isotermica)
             • Transformación D-->A (Adiabática)
   • Motor de Carnot
     • 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.
   • Frigorifico
     • Funcionamiento inverso de la máquina de Carnor

5. Ciclo de Otto

   • Datos relevantes
     • Este ciclo modela el comportamiento de un motor de explosión.
     • Se aplica en los motores de combustión interna de encendido provocado.
     • Inventado por Nicolaus Otto en 1872.
     • Pueden ser de 4 tiempos (2 vueltas) o 2 tiempos (1 vuelta).
     • Teóricamente el ciclo consta de 4 procesos reversibles y en serie.
   • Fórmulas
     • Eficiencia
       • El rendimiento comun de un buen motor Otto de 4 tiempos es de un 25 a un 30%

6. Ciclo Diesel

   • Similar al ciclo otto en muchos aspectos, excepto principalmente en la manera en la que inicia la combustión.
   • Datos reelevantes
     • El ciclo diesel, ideado en los 1890’s por Rudolph Diesel
     • Utiliza aire caliente y comprimido para que se encienda el combustible
   • Razón de compresión, de corte y de calores específicos
     • la razón de corte se define como la razón de volumenes despues y antes de la combustión.
     • relación entre el volumen máximo y mínimo.
     • La razón de volumenes especificos: k= cp/cv

7. Diferencias entre Ciclos Otto y Diesel

   • En el ciclo Otto la razón de compresión está limitado por la temperatura de ignición de la mezcla.
   • El ciclo de Otto ideal utiliza una razón de 8.
   • El ciclo Diesel solo utiliza aire en la etapa de compresión, por lo que puede llegar a razones de compresión más altas
   • En el ciclo de Diesel la etapa BC (23) es isobárica.

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