Temodinamica. Unidad 3. Calor y Termo
Gaston LealApuntes15 de Noviembre de 2018
586 Palabras (3 Páginas)111 Visitas
Unidad 3. Segundo Principio de la Termodinámica. Parte 1.
Máquinas Térmicas
El Primer principio parece no establecer limitaciones para los procesos de un sistema, expresando que éste puede variar su energía interna de cualquier manera siempre que se verifique ΔU = Q - W. Sin embargo existe una restricción en lo que se refiere a la variación de energía interna del Universo, ya que el primer principio aplicado al Universo afirma que:
La energía del Universo no puede aumentar ni disminuir en ningún proceso imaginable.
Pues los procesos espontáneos de los sistemas físicos tienen una dirección particular, y esa dirección no puede invertirse sin gasto de energía.
Para poder enunciar el segundo principio formalmente se debe estudiar, en qué consiste una Máquina Térmica:
Una Máquina Térmica es un mecanismo, que intercambia calor con dos fuentes a temperaturas distintas y a través de un proceso cíclico entrega Trabajo al Entorno.
- La máquina intercambia calor (no se aclara por cuál de los mecanismos) y lo hace de modo que absorbe QH de la fuente TH y entrega QL a la fuente TL
- Las fuentes se hallan a temperaturas TH y TL, eso significa que pueden intercambiar calor con las máquinas sin variar su temperatura.
- Como la máquina trabaja en forma cíclica (vuelve al estado inicial después de realizar un determinado proceso), al hacer el balance de energía intercambiada durante cada ciclo resulta.
[pic 1][pic 2][pic 3][pic 4][pic 5][pic 6][pic 7][pic 8][pic 9][pic 10][pic 11]
ΔU = 0 (porque es una transformación cíclica y U es función de estado), o sea que
QH – QL = W (todo el calor intercambiado es igual al Trabajo que produce la máquina).
Un refrigerador es una Máquina Térmica que funciona en sentido inverso
[pic 12][pic 13][pic 14][pic 15][pic 16][pic 17][pic 18][pic 19][pic 20][pic 21][pic 22]
A partir de la noción de Máquina Térmica se pueden establecer dos formulaciones del Segundo Principio que usan este concepto.
Enunciados de Clausius y Kelvin
Existen dos formulaciones del segundo principio llamadas Enunciados de Clausius y Kelvin que establecen limitaciones a los procesos que pueden suceder en una Máquina Térmica.
Enunciado de Kelvin | Enunciado de Clausius |
No existe ninguna Máquina Térmica que al cabo de un ciclo pueda transformar completamente en trabajo el calor absorbido de una fuente térmica | No existe ninguna Máquina Térmica que al cabo de un ciclo pueda ceder calor de una fuente fría a otra más caliente sin recibir trabajo del entorno |
[pic 23][pic 24]
[pic 25][pic 26][pic 27][pic 28]
[pic 29]
[pic 30]
[pic 31]
[pic 32][pic 33]
[pic 34][pic 35]
Los enunciados de Kelvin y Clausius indican:
- No puede obtenerse una cantidad infinita de trabajo de una máquina en cada ciclo. Esta cantidad está limitada por los calores intercambiados con las fuentes.
- Ninguna máquina puede trabajar con una sola fuente.
- El sentido natural de calor en la máquina es de caliente a fría. Si se desea hacer lo contrario es necesario agregar trabajo.
Rendimiento de una Máquina Térmica
...