Describe la forma en que funciona una maquina térmica u otro dispositivo cíclico.

Salida / entrada Calor se convierte en trabajo.La salida será el trabajo neto y el calor de entrada el calor agregadoPor tanto la eficiencia de una maquina térmica es:

¿Por qué se usa el termino «térmica»?

Para indicar que la eficiencia de una maquina térmica es una medida de la conversión de la energía térmica (como calor) en energía mecánica (como trabajo).Por tanto la ecuación anterior se transforma en:

todos los esfuerzos para diseñar un proceso de conversión continuay completa del calor en trabajo, o energía mecánica o eléctrica, han fallado.Pese a las mejoras hechas a los aparatos utilizados, la eficiencia en la conversiónno excede del 40 por ciento. Estos valores tan bajos llevan a la conclusión de que elcalor es una forma de energía intrínsecamente menos útil y, por tanto, menos valiosaque una cantidad igual de trabajo o de energía mecánica o eléctrica.

Si se profundiza todavía más en la experiencia, se sabe que el flujo de calorentre dos cuerpos siempre se da del cuerpo más caliente al más frío y nunca en ladirección opuesta. Este hecho tiene tal importancia que su replanteamiento sirvecomo una expresión aceptable de la segunda ley

Si no es posible que las máquinas térmicas tengan una eficiencia térmica de100 por ciento, entonces ¿qué es lo que determina el límite superior? Ciertamentees de esperarse que la eficiencia térmica de una máquina térmica dependa delgrado de reversibilidad de la operación.

Qsal o calor rechazado siempre será negativo en la maquina térmica por lo que la relación Qsal/Q agr será negativa y la eficiencia será menor que 100%

La relación de calor que sale al calor que entra esta definida por

EJEMPLO

CICLOS TERMODINAMICOS: PROCESOS REVERSIBLES E IRREVERSIBLES

Si una maquina térmica trabaja en reversa es lo que ocurre a una bomba de calor que mueve el calor de una región de baja a una de alta temperatura, y que al mismo tiempo requiere una entrada de trabajo

Se utiliza

El COP siempre es mayor que el COR, y la diferencia entre ellos es igual a1.

Si suponemos una bomba de calor o refrigerador sigue el ciclo de Carnot invertido, se llamaría una bomba de calor de Carnot o refrigerador de Carnot. En este caso las relaciones de los dos términos de calor se relacionarían con las dos temperaturas baja y alta por tanto:

Los cambios de entropía serian los mismos

Ejemplos: 1) un sistema de refrigeración funciona con ciclo de Carnot invertido. Si toma

calor a -15 °C y lo rechaza a 25 °C y el cambio de entropía es 0.12 J/k , calcular: - el trabajo necesario para hacer funcionar el sistema de refrigeración.- La cantidad de enfriamiento que tendrá por ciclo.- El COR. Si la tasa de enfriamiento funciona a 350 ciclos/min calcular:- La potencia ẇk .

- La tasa de enfriamiento.

2) una bomba de Carnot funciona entre -15 y 50 °C (según figura) la máquina funciona con amoniaco como flujo de trabajo, en el punto 1 del ciclo cerrado el amoniaco es un liquido totalmente saturado a 322 °K y en el punto 4 el amoniaco es un vapor saturado a 322 °K. el amoniaco se expande adiabáticamente de 1 a 2 proporcionando algo de trabajo para ayudar a impulsar el compresor. La temperatura de operación en el punto 2 es de 285 °K. se agrega calor al fluido de trabajo el evaporador y se rechaza en el condensador. El compresor suministra la energía al amoniaco, que aumenta en presión y la temperatura haciendo posible el rechazo de calor a la región de alta temperatura (322° K). Calcular.

q agregado. q rechazado. w ciclo Y el COP.