Ecuaciones Termodinamica

Ecuaciones

1 Refrigerador

Un refrigerador es un dispositivo que extrae calor de un foco que está más frío que el ambiente (como el interior de un frigorífico, a 5°C) y lo vierte en el ambiente (a 22°C, por ejemplo). Para funcionar, un refrigerador requiere un trabajo adicional | W | , que aumenta el calor de desecho Qout que se entrega al ambiente.

Un frigorífico o un aparato de aire acondicionado son ejemplos de refrigeradores. Ambos operan sobre el mismo principio. Un compresor eleva la temperatura del fluido de trabajo a base de realizar trabajo sobre él. El fluido, a temperatura superior a la ambiente, es puesto en contacto con éste en un condensador (una rejilla,p.ej.), liberando calor Qout. El fluido enfriado, pasa por una válvula de expansión, donde su temperatura cae por debajo de la del foco frío. Puesto en contacto con este foco (la cámara frigorífica o la habitación) mediante otra rejilla conocida comoevaporador, absorbe calor de éste, Qin. De ahí vuelve al compresor, recomenzando el ciclo.

Para los refrigeradores se define el coeficiente de desempeño (COPR) según el mismo principio que para las máquinas térmicas siendo “lo que se saca” el calor | Qf | que se extrae del foco frío y “lo que cuesta” el trabajo | W | necesario para ello

A diferencia del rendimiento de una máquina térmica, el coeficiente de desempeño puede ser mayor que la unidad (normalmente lo es, de hecho).

Refrigerador de Carnot

Ecuación Sustituida (Ejemplo)

Al ser un ciclo reversible, podemos invertir cada uno de los procesos y convertir la máquina de Carnot en un refrigerador. Este refrigerador extrae una cierta cantidad de calor | Qf | del foco frío, requiriendo para ello una cierta cantidad de trabajo | W | , arrojando una cantidad de calor | Qc | en el foco caliente.

El coeficiente de desempeño de un refrigerador reversible como el de Carnot es

Ya que, como en la máquina de Carnot, la cantidad de calor intercambiada con cada foco es proporcional a la temperatura de dicho foco.

Para un refrigerador que trabaje entre una temperatura de 5°C y 22°C, este coeficiente de desempeño vale

Este valor es el máximo que puede alcanzar un refrigerador real, aunque los valores prácticos del COP están muy por debajo de esta cantidad.

Si

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