Clase 6 - Termo1

TERMODINÁMICA

TEMPERATURASEGUNDA LEY DE LA TERMODINAMICA

12/04/2023 Serapio Quillos Ruiz - Ingeniero Mecánico CIP 429291


La energía calorífica no fluye en forma

espontánea de un sistema frío a otro caliente.

Sólo cuando se tienen dos sistemas con

diferentes temperaturas se puede utilizar la

energía calorífica para producir trabajo.

SEGUNDA LEY DE LA TERMODINÁMICA


El calor fluye espontáneamente del sistema

caliente al frío hasta que se igualan las

temperaturas. Durante este proceso, parte del

calor se transforma en energía mecánica a fin

de efectuar un trabajo, pero no todo el calor

puede ser convertido en trabajo mecánico. La

primera Ley de la termodinámica, estudia la

transformación de la energía química en

calorífica y esta en trabajo, sin imponer

ninguna restricción en estos cambios.



Cuando dos objetos a diferente temperatura

se ponen en contacto térmico entre sí, la

energía térmica siempre fluye del objeto más

caliente al más frío, nunca del más frío al más

caliente.

Sin embargo, la Segunda Ley de la

termodinámica señala restricciones al decir

que existe un límite en la cantidad de trabajo,

el cual es posible obtener a partir de un

sistema caliente.



Existen dos enunciados que definen la

Segunda Ley de la termodinámica, uno del

físico alemán Rudolph J. Celsius: el calor no

puede por sí mismo, sin la intervención de un

agente externo, pasar de un cuerpo frío a un

cuerpo caliente. Y otro del físico inglés

William Thomson Kelvin: es imposible

construir una máquina térmica que transforme

en trabajo todo el calor que se le suministra.



Siempre que se produce una transferencia de

energía , esta debe conservarse, pero su nivel

no puede permanecer igual, y parte de ella

tiene que reducirse en forma permanente a su

nivel inferior.



Dos cuerpos de idéntico material y masa, con

distintas temperaturas, una a 1000 °K y la

otra 500 °K, su U es:


K7502

TTT

mm

T c mT c mT c )m(m

UUU

ley primera lapor ..PeroT c )m(mU

T c mU

T c mU

213

21

2211321

213

3213

222

111



Depósito frío a Tf

Motor

Deposito caliente a Tc

Qc

Qf

W



Wt

QbQa

Wb

Recalentador

Caldera

Turbina

Bomba

Condensador

T2

T1

3 Po h3

1 Pc h1

4 Pc h4

2 Po h2



T

S

1 2

e T4T1 a’

a

b c

d

T1 = Tc

T0, T3

T0`

Te

T2



c

f

c

fc

c Q

Q

Q

QQ

Q

We

1



P

V

1

3

2

4

T = C

Compresión Adiabática reversible

Expansión Adiabática reversible

T = C


PRESION MEDIA EFECTIVA

P

V

1

3

2

4

W neto

W neto

V1 V3

Pm

Volumen desplazamiento


La entropía es una magnitud física utilizada

por la termodinámica para medir el grado de

desorden de la materia. En un sistema

determinado, la entropía o estado de

desorden dependerá de su energía calorífica y

de cómo se encuentren distribuidas sus

molécula.

ENTROPIA


En el estado sólido las moléculas están muy

próximas unas de otras y se encuentran en

una distribución bastante ordenada, su

entropía es menor al del estado líquido, y en

éste menor que el estado gaseoso. Cuando un

líquido es calentado las moléculas aumentan

su movimiento y con ello su desorden, por

tanto, al evaporarse se incrementa su

entropía. En general, la naturaleza tiende a

aumentar su entropía, es decir, su desorden

molecular.

ENTROPIA


Como resultado de sus investigaciones, el

físico y químico alemán Walther Nernst

estableció otro principio fundamental de la

termodinámica llamado Tercera Ley de la

Termodinámica, dicho principio se refiere a la

entropía de las sustancias cristalinas y puras

en el cero absoluto de temperatura (0°K), y se

enuncia de la siguiente manera: la entropía de

un sólido cristalino puro y perfecto puede

tomarse como cero a la temperatura del cero

absoluto.

ENTROPIA


Por lo tanto, un cristal perfectamente

ordenado a 0°K tendrá un valor de entropía

igual a cero. Cualquier incremento de la

temperatura, por encima de 0°K, causa una

alteración en el arreglo de las moléculas

componentes de la red cristalina, aumentando

así el valor de la entropía.

ENTROPIA


Las máquinas térmicas son aparatos que se utilizan para transformar la energía calorífica en trabajo mecánico. Existen tres clases:

Máquinas de vapor.

Motores de combustión interna.

Motores de reacción.

MAQUINA TERMICA


Un proceso reversible, es uno que puede efectuarse de manera tal que, a su conclusión, tanto el sistema como sus alrededores, hayan regresado a sus condiciones iniciales exactas. Un proceso que no cumple con esta condición es irreversible.

TODOS LOS PROCESOS EN LA NATURALEZA SON IRREVERSIBLES

PROCESO REVERSIBLE


Un

PROCESO REVERSIBLE

Gas a Ti

MembranaVacío

Muro aislado Arena

Depósito caliente


Los refrigeradores y las bombas de calor son máquinas térmicas que operan a la inversa. La máquina absorbe energía térmica Qf del depósito frío y entrega energía térmica Qc al depósito caliente.

Esto puede lograrse sólo si se hace trabajo sobre el refrigerador.

REFRIGERADORAS Y BOMBAS DE CALOR


El enunciado de Clausius afirma lo siguiente:

Es imposible construir una máquina que opere en un ciclo y que no produzca ningún otro efecto más que transferir energía térmica continuamente de un objeto a otro de mayor temperatura.

En términos simples, la energía térmica no fluye espontáneamente de un objeto frío a uno caliente.

REFRIGERADORAS Y BOMBAS DE CALOR

Diagrama esquemático de un refrigerador.

Diagrama esquemático de un refrigerador imposible.


Motor


Qc

Qf

W


Motor


Qc

Qf

Clase 6 - Termo1

Documents

Transcript of Clase 6 - Termo1