Tarea 3 – Entropía y Segunda ley de la Termodinámica

1. Tema

1. Subtema

1. Libro

1. Páginas del libro

Segunda ley de la termodinámica

depósitos de energía térmica

Cengel, Y. A., & Boles, M. A. (2019). Termodinámica (9ª. Ed.)

292-343

344-435

Maquinas térmicas

Cengel, Y. A., & Boles, M. A. (2019). Termodinámica (9ª. Ed.)

Refrigeradores y bombas de calor

Cengel, Y. A., & Boles, M. A. (2019). Termodinámica (9ª. Ed.)

El ciclo de Carnot

Cengel, Y. A., & Boles, M. A. (2019). Termodinámica (9ª. Ed.)

Entropía

Entropía

Cengel, Y. A., & Boles, M. A. (2019). Termodinámica (9ª. Ed.)

Cambio de entropía en sustancias puras

Cengel, Y. A., & Boles, M. A. (2019). Termodinámica (9ª. Ed.)

Procesos isoentrópicos

Cengel, Y. A., & Boles, M. A. (2019). Termodinámica (9ª. Ed.)

Cambios de entropía en líquidos y solidos

Cengel, Y. A., & Boles, M. A. (2019). Termodinámica (9ª. Ed.)

Cambios de entropía en gases ideales

Cengel, Y. A., & Boles, M. A. (2019). Termodinámica (9ª. Ed.)

Eficiencias isentrópicas de dispositivos

de flujo estacionario

Cengel, Y. A., & Boles, M. A. (2019). Termodinámica (9ª. Ed.)

Estudiante 1 (Porfirio Méndez)

[pic 2]

En esta máquina el Q entrada es cero y el trabajo de salida es positivo, por tanto tendríamos una maquina cuya eficiencia seria W neto/Q entrada pero como Q entrada es cero entonces la eficiencia seria W neto/0 lo cual nos daría una eficiencia infinita, lo cual claramente es mayor que el 100% y violaría la segunda ley de la termodinámica ya que ninguna maquina puede tener una eficiencia mayor a la maquina ideal(de Carnot) y ni siquiera esta podría alcanzar el 100%, mucho menos una eficiencia mayor.

Estudiante 2 (Wilmer Pupo)

[pic 3]

“El diagrama carece del trabajo requerido para eliminar el calor, por lo que la segunda ley de la termodinámica dice que cuando el calor se transfiere del elemento de temperatura más alta al elemento de temperatura más baja, la corriente se invertirá cuando no haya ningún efecto a través del refrigerador.”

Estudiante 3 TEOBALDO PESTANA C.

[pic 4]

La principal finalidad de un refrigerador es Trasladar el calor () el cual está dentro del espacio que se está refrigerando. Para poder llegar a este objetivo se requiere de un comienzo de trabajo ( [pic 5][pic 6]

De igual forma este mecanismo no ejecuta con las características fundamental ya que su iniciación del trabajo neto es igual a 0 ,

También se dice que la magnitud del calor que se rechazado () no puede ser de la misma manera al calor eliminado.[pic 7]

Estudiante 4 (Yeisson Alfonso Mendoza)

[pic 8]

Hay una combinación de dos dispositivos: el motor térmico y el frigorífico, siendo la conexión activa entre ambos la misma. Asumiendo que el motor térmico es 100% eficiente en términos de calor, lo que rompe la afirmación de Kelvin-Planck, convierte todo el calor QH que recibe con éxito en W. Este trabajo ahora se asigna al refrigerador, desde el almacenamiento en frío y el disipador de calor. almacenado a alta temperatura. Durante este proceso, el calor real QL (diferencia entre QL + QH y QH) se extrae al recipiente de alta temperatura.

Estudiante 5 (Jorge David Molina)

[pic 9]

Ejercicio 2

Máquinas térmicas

Refrigeradores o Bombas de calor

Estudiante 1 (Porfirio Mendez)

La eficiencia de una máquina térmica general es 25%, y produce 35 hp. ¿A qué tasa se transfiere calor en este motor, en kJ/s?

Un refrigerador doméstico con un COP de 4.0 elimina calor del espacio refrigerado a una tasa de 150 kJ/min. Determine a) la potencia eléctrica que consume el refrigerador y b) la tasa de transferencia de calor al aire de la cocina y c) el COPHB (eficiencia de la bomba de calor)

Solución:

EJERCIO MAQUINAS TERMICAS

 e = 25% =     w 25 hp[pic 10]

0,25 =     →   Q ent = = 140HP[pic 11][pic 12]

=) 140 hp.  104, 4 Kw.[pic 13]

Solución:

REFRIGERADORES

(a)  COP = 4 COP =   => W =   [pic 14][pic 15]

W = 37.5  = 0,625 kw = 625 W[pic 16]

(b)   = Qr + W = 150  +37,5  187,5 [pic 17][pic 18][pic 19][pic 20]

= 187,5   3,125 kw[pic 21][pic 22]

(c)  COP MB =   [pic 23]

Estudiante 2 (Wilmer Pupo)

Una máquina térmica opera entre una temperatura de 360 K y 280K con un calor que va al sumidero de (QL) de 530 kJ/s y tiene una eficiencia del 56%, determine la eficiencia asumiendo un ciclo de Carnot y compara ambas eficiencias. ¿Es posible que exista esta máquina térmica?

Un refrigerador doméstico con un COP de 3.5 elimina calor del espacio refrigerado a una tasa de 25 kJ/min. Determine a) la potencia eléctrica que consume el refrigerador y b) la tasa de transferencia de calor al aire de la cocina

Solución:

[pic 24]

[pic 25]

[pic 26]

[pic 27]

[pic 28]

[pic 29]

[pic 30]

[pic 31]

[pic 32]

[pic 33]

[pic 34]

Para lograr una eficiencia de 56% la salida de calor de la maquina debería estar en 1204 kj/s:

[pic 35]

[pic 36]

Solución:

[pic 37]

[pic 38]

[pic 39]

[pic 40]

[pic 41]

[pic 42]

[pic 43]

Tasa de transferencia es de 32.14 KJ/min

Estudiante 3 Teobaldo Pestana Calderón

Una máquina térmica con una eficiencia térmica de Carnot de 65% emite 2400 kJ/kg de calor al sumidero. ¿Cuánto calor recibe y a qué temperatura está la fuente y el sumidero?

Un refrigerador doméstico con un COP de 8.0 elimina calor del espacio refrigerado a una tasa de 300 kJ/min. Determine a) la potencia eléctrica que consume el refrigerador y b) la tasa de transferencia de calor al aire de la cocina y c) el COPHB (eficiencia de la bomba de calor)

Solución:

[pic 44]

[pic 45]

[pic 46]

[pic 47]

[pic 48]

[pic 49]

[pic 50]

b)

se asume que TL es igual a 273 k

[pic 51]

[pic 52]

[pic 53]

[pic 54]

[pic 55]

Solución: Solución:

a)

[pic 56]

[pic 57]

[pic 58]

[pic 59]

b)

se determina a través del balance de energía

[pic 60]

[pic 61]

[pic 62]

c)

el COPHB (eficiencia de la bomba de calor)

[pic 63]

[pic 64]

[pic 65]

Estudiante 4 (Yeisson Alfonso Mendoza)

Una máquina térmica con eficiencia de 35% trabaja en un ciclo de Carnot. El calor sale de la máquina hacia un sumidero a 55 °F, a razón de 650 Btu/min y la fuente se encuentra a 335K. Determine la temperatura de la fuente y la potencia de la maquina térmica

Un refrigerador doméstico con un COP de 2.0 quita calor del espacio refrigerado a una tasa de QL=850 kJ/min. Determine a) la potencia eléctrica que consume el refrigerador en J/h (W) y b) la tasa de transferencia de calor al aire de la cocina en J/h y c) el COPHB (eficiencia de la bomba de calor)

Solución:

Datos

Eficiencia:35%

Temperatura: 55°f

Potencia: 650Btw/min

Determinar la 2 Temperatura

[pic 66]

Y Reemplazo

[pic 67]

[pic 68]

[pic 69]

[pic 70]

[pic 71]

Hallamos la Potencia

[pic 72]

Reemplazar

[pic 73]

[pic 74]

[pic 75]

[pic 76]

Solución:

a)

[pic 77]

[pic 78]

[pic 79]

[pic 80]

[pic 81]

[pic 82]

b)

se determina a través del balance de energía

[pic 83]

[pic 84]

c) Se halla el COPHB

[pic 85]

Estudiante 5 (Nombre del estudiante)

Una máquina térmica con una eficiencia del 60% emite calor hacia el sumidero a 5000 kJ/kg. ¿Cuánto calor recibe? ¿Si se sabe además que la fuente está a 1200 K y el sumidero a 450 K, es esta máquina posible? (comparar las eficiencias reales y de Carnot)

Un refrigerador doméstico con un COP de 1.7 quita calor del espacio refrigerado a una tasa de QL=95 kJ/min. Determine a) la potencia eléctrica que consume el refrigerador en J/h (W) y b) la tasa de transferencia de calor al aire de la cocina en J/h y c) el COPHB (eficiencia de la bomba de calor)

Solución:

Solución: