Maquinas Termicas Y Ciclo De Carnot

República Bolivariana De Venezuela

Ministerio Del Poder Popular Para La Educación Superior

Universidad Nacional Experimental De Los Llanos

Ezequiel Zamora

UNELLEZ-Guasdualito

Maquinas Térmicas

y el Ciclo de Carnot

Discente:

María Alejandra Casas

CI: 26168061

Ing. Erika Romero

III Semestre. Licenciatura en Educación

Mención: Biología

Abril, 2015

Máquinas térmicas y Segunda ley de la Termodinámica

Una máquina térmica es un dispositivo que toma energía por calor y, al funcionar en un proceso cíclico, expulsa una fracción de dicha energía mediante trabajo. Por ejemplo, en un proceso representativo por el que una planta de energía produce electricidad, un combustible, como carbón, se quema y los gases de alta temperatura producidos se usan para convertir agua líquida en vapor. Este vapor se dirige a las aspas de una turbina y las pone a girar. La energía mecánica asociada con esta rotación se usa para impulsar un generador eléctrico.

Otro dispositivo que se modela como máquina térmica es el motor de combustión interna de un automóvil. Este dispositivo usa energía de la quema de un combustible para realizar trabajo sobre pistones, lo que resulta en el movimiento del automóvil. Una máquina térmica lleva alguna sustancia de trabajo a través de un proceso cíclico durante el que:

1) la sustancia de trabajo absorbe energía por calor de un depósito de energía a alta temperatura,

2) la máquina consume trabajo

3) se expulsa energía por calor a un depósito a temperatura más baja.

Como ejemplo, considérese la operación de una máquina de vapor, que usa agua como la sustancia de trabajo. (Las locomotoras modernas usan combustible diesel en lugar de madera o carbón). El agua en una caldera absorbe energía de la quema de combustible y la convierte en vapor, que luego realiza trabajo al expandirse contra un pistón. Después de que el vapor se enfría y condensa, el agua líquida producida regresa a la caldera y el ciclo se repite.

Nota: Ya sean antiguas o modernas, tales locomotoras se modelan como máquinas térmicas, que extraen energía de la quema de un combustible y convierten una fracción del mismo en energía mecánica.

Es útil representar de manera esquemática una máquina térmica.

• La máquina realiza trabajo Wmáq.

• La flecha en la parte superior representa energía Qh>0 que entra a la máquina.

• En el fondo, Qc<0 representa la energía que sale de la máquina.

Una máquina térmica con eficiencia perfecta tendría que expulsar toda la energía de entrada mediante trabajo. Ya que las eficiencias de los motores reales están muy por abajo de 100%, la forma de Kelvin–Planck de la segunda ley de la termodinámica establece lo siguiente:

Es imposible construir una máquina térmica que, funcionando en un ciclo, no produzca otro efecto que la entrada de energía por calor de un depósito y la realización de una cantidad igual de trabajo.

Este enunciado de la segunda ley significa que, durante el funcionamiento de una máquina térmica, Wmáq nunca puede ser igual a |Qh| o, la otra opción, que algo de energía |Qc| se debe rechazar al ambiente.

En una máquina térmica la dirección de la transferencia de energía es del depósito caliente al depósito frío, que es la dirección natural. La función de la máquina térmica es procesar la energía del depósito caliente de modo que se transforme en trabajo útil. ¿Qué pasaría si se quiere transferir energía del depósito frío al depósito caliente? Ya que no es la dirección natural de la transferencia de energía, se debe poner algo de energía en un dispositivo para lograrlo. Los dispositivos que realizan esta tarea se llaman bombas de calor y refrigeradores.

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