2º LEY DE LA TERMODINÁMICA:

Esta propiedad, se aplica en: Las «MAQUINAS TÉRMICAS»

Una maquina térmica es: un dispositivo que convierte el calor en energía mecánica

EJEMPLO 1: Maquina de Herón (Siglo I d.C)

EJEMPLO 2: Máquina de Watt (1770)

EJEMPLO 3: Motor de explosión (4 tiempos)

ASPECTOS COMUNES

Todas operan en ciclos, se vuelve periódicamente a las condiciones iniciales

Absorben calor de una fuente a alta temperatura (foco caliente) Realizan trabajo (W) (Transfieren energía mecánica) Liberan calor a una fuente a baja temperatura (foco frío)

ESQUEMA DE UNA MAQUINA TÉRMICA

Eficiencia de una máquina térmica: Relación entre el trabajo realizado W (energía transferida) y el calor consumido Q1

Analizando el esquema de una máquina térmicaEncontramos otra expresión para la eficiencia

Un rendimiento de 0,6 o 60% significa que la máquina transforma en trabajo W, el 60% de todo el calor que ingresa

EJEMPLOS:1.- La eficiencia de una máquina es de 20 % y realiza un trabajo de 500 cal. Determina:a) ¿Cuanto calor recibe de la

fuente caliente?b) ¿Cuanto calor cede a la fuente

fría?

2.- Una maquina termina absorbe 200 cal y libera 80 cal al entorno. Determina:

c) El trabajo efectuadod) La eficiencia de la maquinae) Si demora 2 minutos y 48

segundos por ciclo. Determina la potencia de salida

EJERCICIOS

Observación:

Otra forma de expresar la segunda ley de la termodinámica:

Enunciado de las máquinas:

Es decir, es imposible construir una maquina que tenga una eficiencia igual al 100 % o 1

MAQUINA IDEAL (CICLO DE CARNOT)

El ingeniero francés Sadi Carnot en 1184 , estudio las maquinas térmicas y propuso «la forma más eficiente de realizar un ciclo»

Las maquinas que operan en dichas condiciones se denominan «maquina de Carnot»

Determinar la eficiencia de una maquina en base a las relaciones de los calores de entrada y salida Q1 y Q2 resulta muy complicado en la practica:

La eficiencia de una maquina

de Carnot se determina:

EJEMPLO: Una maquina de Carnot opera entre dos fuentes de calor a 400 y 300 K

a)¿Cuál es la eficiencia de la maquina?b)Si la maquina absorbe 800 cal. ¿Cuánto trabajo

realiza en cada ciclo?c) ¿Cuánto calor es cedido a la fuente fría?

EJERCICIOS

1.- Una maquina de Carnot toma de la fuente caliente 200 cal y opera entre dos fuentes cuyas temperaturas son 800 y 200 K respectivamente:

a) ¿Cuánto trabajo realiza la fuente?b) ¿Cuánto calor cede a la fuente fría?

2.- Una maquina de Carnot absorbe 1200 cal durante cada ciclo cuando funciona entre dos fuentes a 227 ºC y 27 ºC respectivamente:

c) ¿Cuál es la eficiencia de la maquina?d) ¿Cuánto calor es cedido a la fuente fría?e) ¿Cuánto trabajo efectúa?

REPASO

1.- Una maquina térmica efectúa 200 J de trabajo en cada ciclo y tiene una eficiencia de 30%. Determina el calor absorbido y liberado por la maquina

2.-Una máquina térmica posee una potencia de 5kW y una eficiencia de 25%. Si la máquina libera 8000 J de energía en cada ciclo, determina:

a) El calor absorbidob) El tiempo ocupado en cada ciclo

3.- Una máquina térmica absorbe 1600 J de calor de la fuente caliente y libera 1000 J hacia la fuente fría:a) ¿Cuál es la eficiencia de la máquina?b) ¿Cuánto trabajo realiza en cada ciclo?c) Si cada ciclo dura 0,3 s ¿Cuál es la potencia?

4.- En cada caso, determina la eficiencia y completa los datos que faltan