Post on 07-Feb-2018
Máquinas y RefrigeradoresMáquinas y Refrigeradorestérmicostérmicos
Ciclos termodinámicosCiclos termodinámicos
1. Máquina térmica1. Máquina térmicaConvierte parcialmente calor Convierte parcialmente calor en trabajo. en trabajo. El calor que se extrae del El calor que se extrae del foco caliente se convierte foco caliente se convierte en trabajo y calor que se en trabajo y calor que se cede al foco frío.cede al foco frío.La sustancia de trabajo La sustancia de trabajo puede ser agua, aire, gasoil, puede ser agua, aire, gasoil, gasolina..gasolina..
Th
Máquina
Qh>0
W>0W>0
Tc
Qc<0
Foco Caliente
Foco Frío
1.1 Procesos cíclicos1.1 Procesos cíclicosPueden funcionar como máquinas térmicas.Pueden funcionar como máquinas térmicas.Ciclo: el primer estado y el último tienen la Ciclo: el primer estado y el último tienen la misma temperatura.misma temperatura.
IdealIdealRendimiento térmicoRendimiento térmico
0=∆U0>+= ch QQW
hQW =
h
ch
h
ch
h QQQ
QQQ
QW −
=+
==κh
c
−=1κ
Área positiva encerrada por el ciclo en un diagrama pV
2. Ciclo de 2. Ciclo de CarnotCarnotCiclo de Ciclo de rendimiento rendimiento máximo.máximo.
Isoterma Isoterma AdiabAdiabáática tica Isoterma Isoterma AdiabAdiabááticatica
2. Ciclo de 2. Ciclo de CarnotCarnot (2)(2)11 2 Expansi2 Expansióón n IsotIsotéérmica. T=ctermica. T=cte
22 3 Expansi3 Expansióón n AdiabAdiabáática. Q=0tica. Q=0
33 4 Compresi4 Compresióón n IsotIsotéérmica. T=ctermica. T=cte
44 1 Compresi1 Compresióón n AdiabAdiabáática. Q=0tica. Q=0
0ln1
212 >==
VVnRTQW hh
21
2211
TTVPVP
==
133
122
3322−− =
=γγ
γγ
VTVT
VPVP
0)( 3223
=−=
QTTCW v
43
4433
TTVPVP
==
0ln3
434 <==
VVnRTQW cc
0)( 1441
=−=
QTTCW v
111
144
1144−− =
=γγ
γγ
VTVT
VPVP
2. Ciclo de 2. Ciclo de CarnotCarnot (3)(3)Trabajo total Trabajo total
RendimientoRendimiento
EntropEntropíía a
ch QQW += 04123 =+WW
h
c
h
c
TT
−=−= 11κ
0=∆+∆=∆ ch SSS
3. Ciclo Diesel3. Ciclo Diesel
Adiabática Adiabática Isobara Isobara AdiabAdiabááticatica IsIsóócoracora
Q23>0
Q41<0Adiabática
Adiabática
Isocora
Isobara
3. Ciclo Diesel (2)3. Ciclo Diesel (2)11 2 Compresi2 Compresióón n AdiabAdiabáática. Q=0tica. Q=0
22 3 Expansi3 Expansióón Isobara. n Isobara. P=cteP=cte
33 4 Expansi4 Expansióón n AdiabAdiabáática. Q=0tica. Q=0
44 1 Compresi1 Compresióón isn isóócora. cora. V=cteV=cte
122
111
2211−− =
=γγ
γγ
VTVT
VPVP0
)( 2112
=−=
QTTCW v
32
3223
PPVTVT
==
)()(
2323
23223
TTCQVVPW
p −=−=
144
133
4433−− =
=γγ
γγ
VTVT
VPVP0
)( 4334
=−=
QTTCW v
14
1414
PPVTVT
==
)(0
4141
41
TTCQW
v −==
3. Ciclo Diesel (3)3. Ciclo Diesel (3)Grado de compresiGrado de compresióónnTrabajo total Trabajo total
RendimientoRendimiento
EntropEntropíía a
ch QQW +=
)()(1123
41
TTCTTC
p
v
h
c
−−
−=−=κ
04123 =∆+∆=∆ SSS
1
2
VVr =
4. Refrigerador térmico4. Refrigerador térmicoExtrae calor de un foco frío. Extrae calor de un foco frío. El calor se extrae del foco El calor se extrae del foco frío realizando trabajo y se frío realizando trabajo y se cede al foco caliente.cede al foco caliente.La sustancia de refrigeración La sustancia de refrigeración puede ser agua, aire, gasoil, puede ser agua, aire, gasoil, gasolina..gasolina..
Foco Caliente
Foco Frío
Th
Refrigerador
Tc
Qc>0
Qh<0
W<0W<0
4.1 Procesos cíclicos4.1 Procesos cíclicosPueden funcionar como refrigeradores Pueden funcionar como refrigeradores térmicos. Son los mismos ciclos que la térmicos. Son los mismos ciclos que la máquina, pero recorridos en sentido contrario.máquina, pero recorridos en sentido contrario.Ciclo: el primer estado y el último tienen la Ciclo: el primer estado y el último tienen la misma temperatura.misma temperatura.
Eficacia térmicaEficacia térmica
0=∆U
0<+= ch QQW
ch
cc
QQQ
WQ
−==ε 1
1
−=
c
h
ε
Área negativa encerrada por el ciclo en un diagrama pV
4.2 Ciclo de 4.2 Ciclo de CarnotCarnot (ref.)(ref.)11 4 Expansi4 Expansióón n AdiabAdiabáática. Q=0tica. Q=0
44 3 Expansi3 Expansióón n IsotIsotéérmica. T=ctermica. T=cte
33 2 Compresi2 Compresióón n AdiabAdiabáática. Q=0tica. Q=0
22 1 Compresi1 Compresióón n IsotIsotéérmica. T=ctermica. T=cte 0ln
2
121 <==
VVnRTQW hh
21
2211
TTVPVP
==
133
122
3322−− =
=γγ
γγ
VTVT
VPVP0
)( 2332
=−=
QTTCW v
43
4433
TTVPVP
==
0ln4
334 >==
VVnRTQW cc
0)( 4114
=−=
QTTCW v
111
144
1144−− =
=γγ
γγ
VTVT
VPVP
4.2 Ciclo de 4.2 Ciclo de CarnotCarnot (ref.)(ref.)Trabajo total Trabajo total
EficaciaEficacia
EntropEntropíía a
ch QQW += 04123 =+WW
0=∆+∆=∆ ch SSS
1
1
1
1
−=
−=
c
h
c
h
TT
ε