PRIMERA LEY DE TERMODINÁMICA

La primera ley de la termodinámica establece que la energía no se crea, ni se destruye, sino que se conserva. Entonces esta ley expresa que, cuando un sistema es sometido a un ciclo termodinámico, el calor cedido por el sistema será igual al trabajo recibido por el mismo, y viceversa.

Procesos termodinámicos

Es un cambio de estado en el cual se da información adicional sobre el mecanismo o cómo la presión, temperatura u otra propiedad varia cuando acontece el cambio.

1. Proceso Reversible

Es aquel que una vez realizado es posible regresar a su estado inicial sin que produzca ninguna variación en el sistema o medio ambiente.

Es un proceso ideal que no existe en la naturaleza.

Esto es posible sólo si el intercambio de calor neto y trabajo neto entre el sistema y los alrededores es cero para el proceso combinado.

2. Proceso Irreversible

Es este proceso se puede clasificar cuando una vez ocurrido, estos procesos no pueden invertirse por sí solos de modo espontáneo y regresar al sistema a su estado inicial.

Por ejemplo, después de que una taza de café se enfría, no se calentará al recuperar de los alrededores el calor que perdió.

3. Proceso Adiabático

Con frecuencia ocurren procesos en los cuales no hay ningún intercambio de calor con los sistemas limitantes, debido a que el sistema está aislados o se trata de procesos muy rápidos. Estos procesos se llaman adiabáticos y pueden ser efectuados en forma reversible.

4. Proceso Isotérmico

Cuando el cambio ocurre a temperatura constante

5. Proceso Isobárico

Si la presión se mantiene constante.

6. Proceso Cíclico

Cuando el sistema retorna a su estado inicial después de realizar una serie de cambios.

Efectos Joule-Thomson

Cuando se expande un gas real hay un cambio en su temperatura, debido al hecho de que una cierta cantidad de energía se requiere para vencer la atracción mutua que se ejerce entre las moléculas que lo componen. Dicho fenómeno se conoce con el nombre de efecto Joule-Thomson.

Trabajo

El trabajo en termodinámica siempre representa un intercambio de energía entre un sistema y su entorno. El trabajo tiene dimensiones de energía y representa un intercambio de energía entre el sistema y su entorno.

En termodinámica, a menudo se encuentra trabajo efectuado por una fuerza distribuida sobre un área.

Calor

El calor, al igual que el trabajo, se considera en termodinámica como energía en tránsito a través de la frontera que separa a un sistema de su entorno. Sin embargo, a diferencia del trabajo, la transferencia de calor se origina por una diferencia de temperatura entre el sistema y su entorno y el simple contacto es el único requisito para que el calor sea transferido por conducción. No se considera el calor que se almacena en un sistema. Cuando se le agrega energía en forma de calor a un sistema se almacena como energía cinética y potencial de las partículas microscópicas que lo integran. Las unidades de calor son las de trabajo y energía.

Depósito de Calor

Un depósito de calor es un cuerpo capaz de absorber o desprender cantidades ilimitadas de calor sin ningún cambio de temperatura. La atmósfera y los océanos se aproximan a lo que son los depósitos de calor, por lo general utilizados como sumideros de calor. Un horno y un reactor nuclear en funcionamiento continuo son equivalentes a los depósitos de calor.

Energía interna

Es la energía total de un sistema y está representada por el símbolo E. La energía total incluye la energía cinética, la energía potencial gravitatoria y la energía interna producida por el sistema.

SEGUNDA LEY DE TERMODINÁMICA

La segunda ley de la termodinámica es un principio general que impone restricciones a la dirección de la transferencia de calor, y a la eficiencia posible en los motores térmicos. De este modo, va más allá de las limitaciones impuestas por la primera ley de la termodinámica.

Maquinas térmicas

Una máquina térmica es un dispositivo que convierte energía térmica en otras formas útiles de energía, como la energía eléctrica y/o mecánica. De manera explícita, una máquina térmica es un dispositivo que hace que una sustancia de trabajo recorra un proceso cíclico durante el cual:

La eficiencia térmica, e (o simplemente eficiencia), de una máquina térmica se define como la razón entre el trabajo neto realizado y el calor absorbido durante un ciclo, se escribe de la forma:

Máquina de Carnot

La máquina de Carnot es una máquina ideal que utiliza calor para realizar un trabajo. En ella hay un gas sobre el que se ejerce un proceso cíclico de expansión y contracción entre dos temperaturas

Ciclo Rankine

El ciclo de Rankine es un ciclo termodinámico que tiene como objetivo la conversión de calor en trabajo, constituyendo lo que se denomina un ciclo de potencia. Como cualquier otro ciclo de potencia, su eficiencia está acotada por la eficiencia termodinámica de un ciclo de Carnot que operase entre los mismos focos térmicos (límite máximo que impone el Segundo Principio de la Termodinámica).

Ciclo De Carnot Inverso:

Al hablar de ciclo de Carnot inverso debemos recapitular a la esencia del ciclo de Carnot en su sentido normal o sentido de giro de las manecillas del reloj, el cual nos explica que el calor es transferido de un foco caliente a un foco frio aumentando la temperatura de este foco frio y liberando a su vez trabajo mecánico en una turbina o pistón (como por ejemplo la máquina de Stirling).

¿Qué Son Las Bombas De Calor?

La bomba de calor es una máquina que transfiere el calor del foco frio al foco caliente nominada así por su funcionamiento semejante al de las bombas de agua (permiten subir el agua desde un nivel más bajo a otro más alto).

Qué Es Un Refrigerador?

Un refrigerador es un dispositivo que transfiere el calor de un foco que está más frio que el del ambiente (Por ejemplo el interior de un frigorífico que se encuentra a 5°C y lo vierte sobre un ambiente que se encuentra a 22°C). Para funcionar, un refrigerador requiere un trabajo adicional W ¿que aumenta el calor Qout que se desecha al ambiente.