LECCIN 7 - PowerPoint PPT Presentation

1 / 32
About This Presentation
Title:

LECCIN 7

Description:

El primer principio estudi las conexiones en las que se daba trabajo al sistema. Las conexiones inversas pueden hacerse de dos formas respecto al camino inicial: ... – PowerPoint PPT presentation

Number of Views:60
Avg rating:3.0/5.0
Slides: 33
Provided by: alojami
Category:
Tags: leccin | hacerse

less

Transcript and Presenter's Notes

Title: LECCIN 7


1
LECCIÓN 7
LECCIÓN 7
  • Procesos cíclicos y máquinas térmicas.
  • Los enunciados clásicos del segundo principio.
  • Reversibilidad e irreversibilidad.

2
Planteamiento del problema
  • El primer principio estudió las conexiones en
    las que se daba trabajo al sistema.
  • Las conexiones inversas pueden hacerse de dos
    formas respecto al camino inicial
  • Por otro camino, que implica un ciclo.
  • Por el mismo camino, que significa repetir
    todos los estados.

3
Proceso cerrado o cíclico
  • Aplicación del primer principio
  • o bien

4
Máquinas térmicas
  • La realización práctica de los procesos cíclicos
    con intervención del calor constituyen las
    máquinas térmicas.
  • Éstas tienen como fin la tranformación del calor
    en trabajo.
  • Todo ciclo puede repetirse tanto como se quiera,
    de forma que permite obtener una gran cantidad de
    trabajo.

5
Teoría dinámica del calor o teoría CCK
  • 1769, James Watt patentó la primera máquina de
    vapor.
  • 1824, Sadi Carnot publicó Reflexiones sobre la
    potencia motriz del fuego ...
  • 1850, Rudolf Clausius estableció su enunciado del
    segundo principio.
  • 1851, Lord Kelvin propuso su enunciado del mismo
    principio.

6
Tipos de máquinas
  • Térmica, produce trabajo y consume calor. Su
    rendimiento es
  • Frigorífica, extrae calor de un cuerpo más frío
    que el ambiente y consume trabajo. Su eficiencia
    es

7
Propiedades de las máquinas
  • Son cíclicas.
  • Sólo requieren el estudio de un ciclo.
  • Una composición de máquinas es otra máquina.
  • La máquina más sencilla se conoce como máquina
    simple.
  • Veremos como una máquina compleja se descompone
    en máquinas simples.

8
Necesidades de los ciclos
  • Un foco o fuente térmica intercambia con el ciclo
    cualquier cantidad de calor sin modificar su
    estado térmico.
  • Un medio mecánico ideal toma y cede el trabajo
    necesario sin disipaciones.
  • Las fuentes y los medios mecánicos de interés
    para una máquina deben tener con ella un
    intercambio en cada ciclo que sea diferente de
    cero.

9
Representación de ciclos
Los intercambios de todo ciclo siempre se
refieren a la sustancia que recorre el ciclo.
Los intercambios de los medios mecánicos y de
las fuentes térmicas, cumplen
10
Enunciados del Segundo Principio
  • Clausius El calor no puede pasar por sí mismo
    de un cuerpo más frío a otro más caliente.
  • Kelvin Es imposible que, mediante agentes
    materiales inanimados, se extraiga efecto
    mecánico de un cuerpo enfriándolo por debajo de
    la temperatura del objeto más frío del entorno.

11
Enunciado de Kelvin-Planck
  • Es imposible un proceso cuyo único resultado sea
    la absorción de calor procedente de una sola
    fuente y su conversión en trabajo.
  • Por único resultado se entiende que la
    conversión calor-trabajo considerada sea el único
    cambio producido en de todo el universo.

12
Ciclos con una fuente
El primer principio exige a todo ciclo
, por lo que sólo son posibles los dos
ciclos siguientes
El segundo principio prohibe el ciclo 1. Por
todo lo cual el único ciclo permitido por los
dos principios es el ciclo 2.
13
Recopilación de ideas
Antes de estudiar el ciclo con dos fuentes es
preciso establecer nuevas condiciones
  • La temperatura se definió por el principio cero y
    el equilibrio térmico.
  • El calor se definió como una diferencia de
    trabajos.
  • Hasta ahora no se han relacionado.
  • Es necesario decidir la relación entre el paso de
    calor y la diferencia de temperatura.

14
Comparación de temperaturas
Hasta ahora la temperatura se ha igualado en el
equilibrio térmico mutuo. Pero Clausius en su
enunciado comparó dos valores distintos. Así pues,

El valor numérico de la temperatura de un cuerpo
caliente es mayor o menor que el de un cuerpo
frío?
El calor pasa espontáneamente de la temperatura
más alta a la más baja o de la más baja a la más
alta?.
15
Convenio de temperatura
  • Un cuerpo caliente tiene un valor de su
    temperatura mayor que un cuerpo frío.
  • El calor pasa de la temperatura más alta a la más
    baja de forma natural.

16
Ciclos disipativos
  • Son aquellos que pierden total o parcialmente
    trabajo o la oportunidad de obtenerlo.
  • El ciclo 22 transforma trabajo en calor.
  • El ciclo 012 pasa calor entre fuentes sin obtener
    trabajo.

17
Ciclos con dos fuentes
Todo ciclo con dos fuentes tiene tres
intercambios que, por el primer principio,
cumplen Cada
ciclo tiene dos intercambios independientes.
18
Ciclos posibles
19
Composición de ciclos
Condiciones para componer ciclos
  • Deben compartir, al menos, una fuente o el medio
    mecánico.
  • Deben ser comparables, o sea, intercambiar
    cantidades de calor y de trabajo del mismo orden.
  • La comparación impone una condición a sus
    intercambios.

20
Ejemplo de composición
Estudio de la existencia del ciclo 111
21
Ciclos 212 y 112
Los ciclos 112 y 212 son ciclos disipativos
22
El ciclo térmico
  • Entre los ciclos posibles se encuentra el de la
    máquina que produce trabajo o máquina térmica.

23
El ciclo frigorífico
  • También está el ciclo que gobierna la máquina que
    enfría o máquina frigorífica.

24
Inversión de una conexión
  • Invertir una conexión nos llevó a los ciclos, que
    ya conocemos.
  • Ahora estudiaremos la inversión por el mismo
    camino, que se llama reversible.

25
Composición de un ciclo térmico y otro frigorífico
26
Ciclos reversibles
27
Relación de rendimientos
El rendimiento de la máquina térmica reversible
es
La eficiencia de la máquina frigorífica
reversible es
Si las máquina son opuestas y reversibles se
cumple
28
Ciclo reversible
  • Se dice que un ciclo es reversible cuando se
    compone con su opuesto, sin que cambie el
    universo al funcionar el conjunto.
  • Este es un comportamiento límite que no existe en
    la realidad.
  • Un ciclo reversible posee una disipación nula.
  • Todo ciclo reversible realiza exactamente los
    mismos intercambios que su opuesto pero con los
    signos cambiados.

29
Proceso reversible
El carácter reversible de los ciclos puede
generalizarse a cualquier proceso
  • Es aquel que al finalizar, o en cualquier
    momento del mismo, el sistema puede ser
    reintegrado a su estado inicial sin ocasionar
    ningún cambio en el universo.
  • El proceso reversible no existe en la realidad,
    es un comportamiento límite.

30
Procesos irreversibles
  • Rozamiento viscoso de un líquido.
  • Deformación plástica de un sólido.
  • Expansión de un gas contra el vacío.
  • Rotura de un sólido.
  • Pérdida de calor.
  • Difusión de un cuerpo en otro.

31
Condición de reversibilidad
  • Salvo infinitésimos, deben cumplirse siempre las
    condiciones de equilibrio mecánico, térmico y
    material o másico.
  • Un proceso reversible es el lugar geométrico de
    los estados de equilibrio mecánico, térmico y
    material del sistema.
  • Es una generalización del proceso cuasiestático

32
LECCIÓN 7
FIN
Write a Comment
User Comments (0)
About PowerShow.com