Primera Ley de la Termodinámica.
PROCESOS TERMODINAMICOS REVERSIBLES E INVERSIBLES
Ciclos Termodinámicos
Ciclos en Máquinas Térmicas
Definición
Dispositivo utilizado para extraer el calor de una
fuente y convertirlo en trabajo mecánico que se utiliza
para todo tipo de aplicaciones.
Primer principio en procesos cíclicos
El primer principio establece que en todo sistema físico y para todo proceso Q+W = ∆E.
Como tal un proceso cíclico es aquel en el que el estado final debe ser el mismo que al inicial.
∆E = 0; Q+W =0
Ciclos termodinámicos ideales
El ciclo ideal funciona como un límite
al que aspirar, si la teoría del ciclo ideal
establece que el rendimiento máximo es de,
por ejemplo, un 40%, sabemos que con un
motor real nunca vamos a obtener más de esa cifra.
Rendimiento
El rendimiento de una máquina térmica
es el valor que se obtiene dividiendo por el valor
de costo; que en este caso sería el trabajo neto de
la máquina.
Ciclo rectangular
Este ciclo es la combinación de los dos procesos
descritos anteriormente, los cuales se consideran
en el primer principio de la termodinámica.
Máquinas reversibles
Una máquina reversibles es aquella que puede
operar en ambos sentidos, lo que significa que
es tanto un motor como un refrigerador, es considerada
una máquina ideal ya que en el mundo real no existe.
El rendimiento de una máquina reversible se define como:
Cuando esta máquina funciona como refrigerador, el coeficiente de desempeño es:
Pero si actúa como una bomba el coeficiente de desempeño será:
Trabajo, Calor y Energía Interna
Calor (Q)
El calor se transfiere entre dos cuerpos que tienen diferente temperatura.
Trabajo(w)
El trabajo se transfiere cuando entre dos cuerpos se realizan fuerzas que provocan desplazamientos o cambios dimensionales (W)
Trabajo realizado al cambiar
el volumen
Trabajo realizado a presión constante
Trabajo efectuado igual al área bajo la curva
Energía Interna(U)
Se define como la suma de todas las energías cinéticas y potenciales de las moléculas
Es una función de estado
En el caso de los gases ideales la energía interna es función de su temperatura absoluta, no de su presión ni de su volumen
Es un proceso o conjuntos de procesos por los que un sistema evoluciona volviendo al
mismo estado inicial.
Para todo ciclo se cumple que: DU = 0; Q=W
En un proceso cíclico el trabajo neto realizado por ciclo es igual al área encerrada por la trayectoria que representa el proceso sobre un diagrama 𝑃𝑉
Maquinas Térmicas
Una máquina térmica es un dispositivo cuyo objetivo es convertir calor en trabajo.
¿Cuáles son los ciclos
más importantes?
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Entre los ciclos más importantes se tiene:
1. Ciclo Rankine: se utiliza para máquinas a vapor
2. Ciclo Otto: aproxima el comportamiento de los motores de combustión interna.
3. Ciclo Diesel: motores diesel.
4. Ciclo Brayton: también denominado Joule, modela la conducta de una turbina de gas,
5. Ciclo Carnot: sirve como punto de partida para el análisis de los demás.
PROCESO ISOTERMICO
PROCESO ISOBARICO
PROCESO ADIABATICO
PROCESO ISOVOLUMETRICO
Para ello utiliza de una sustancia de trabajo (vapor de agua, aire, gasolina) que realiza una serie de transformaciones termodinámicas de forma cíclica, para que la máquina pueda funcionar de forma continua.
Una máquina debe trabajar al menos entre dos focos térmicos. El esquema más sencillo de funcionamiento es entonces el siguiente:
Un proceso es reversible si se realiza mediante una sucesion de estados de equilibrio termodinamico del sistema y es posible devolver al sistema al estado inicial por el mismo camino.
Un proceso irreversible es un proceso de sucesion termodinamico al cual se puede regresar a su estado inicial, mientras que la variacion de energia interna no exista el calor es igual al trabajo.
Sistema aislado no se realiza trabajo en el sistema o entorno
Proceso cuasi estatico o casi en equilibrio, es cuando el gas ideal se encuentra en equilibrio termico.
No hay flujos de energia en el sistema
Se efectua a temperatura constante, el intercambio de calor es lento.
Se efectua a presion constante
Se efectua a volumen constante
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