Principios fundamentales Y Motor Stirling TERMODINAMICA Principios fundamentales Y Motor Stirling

Se identifica con el nombre de termodinámica a la rama de la física que estudia los vínculos existentes entre el calor y las demás variedades de energía. La base de la termodinámica es todo aquello que tiene relación con el paso de la energía, un fenómeno capaz de provocar movimiento en diversos cuerpos.

Conceptos básicos Estado de equilibrio: proceso dinámico que tiene lugar en un sistema cuando tanto el volumen como la temperatura y la presión no cambian. Energía interna del sistema: Es la suma de las energías de todas y cada una de las partículas que lo conforman. Ecuación de estado : Expresa la relación que existe entre la presión, la temperatura y el volumen. p. V = G . R .T

LEYES DE LA TERMODINAMICA Primera Ley: El calor puede ser transformado en trabajo o viceversa; y existe una relación constante entre la cantidad de calor invertida y el trabajo producido. Es una consecuencia del principio de la conserva­ción de la energía, aplicado a procesos que se realizan con inter­cambio de calor. Si el sistema recibió trabajo, suministró calor. Si el sistema recibió calor, suministró trabajo. Existe una relación constante entre las energías térmica y mecánica intercambiadas Por lo tanto Qi + Wi = Qs + Ws ó Qi – Qs = Ws – Wi Σ Q = Σ W

T (temperatura absoluta en °K) Segunda Ley: sirve como regulador de la dirección en la que se llevan a cabo los procesos termodinámicos e impone la imposibilidad de que se desarrollen en sentido opuesto. Se respalda en la entropía, una magnitud física encargada de medir la cantidad energía no aprovechada para generar trabajo. La entropía describe lo irreversible de los sistemas termodinámicos y crece en el transcurso de un proceso que se dé en forma natural. No se puede medir en forma directa sino a través de su cambio o manifestación. La variación o aumento (D) de la entropía (S) se determina de la siguiente forma: D S Aumenta > Proceso irreversible ( Reales) D S Cero > Proceso reversible (Ideal) D S Disminuye > Imposible Q (calor absorbido) D S = ; S en cal, Kcal, Joule T (temperatura absoluta en °K)

Esto es posible Esto no es posible en forma natural

Tercera Ley: destaca que no es posible lograr una marca térmica que llegue al cero absoluto a través de una cantidad finita de procedimientos físicos. La temperatura absoluta esta dada en Kelvin ; ( K = - 273 °C ; 100 °C = 373 K). Entre los procesos termodinámicos, se destacan los isotérmicos (no cambia la temperatura), los isócoros (no cambia el volumen), los isobáricos (no cambia la presión) y los adiabáticos (no hay transferencia de calor).

CICLO DE CARNOT Se define ciclo de Carnot como un proceso cíclico reversible que utiliza un gas perfecto, y que consta de dos transformaciones isotérmicas y dos adiabáticas. Tramo A-B isoterma a la temperatura T1; Tramo B-C adiabática Tramo C-D isoterma a la temperatura T2 ; Tramo D-A adiabática

Motor y frigorífico Un motor de Carnot es un dispositivo ideal que describe un ciclo de Carnot. Trabaja entre dos focos, tomando calor Q1 del foco caliente a la temperatura T1, produciendo un trabajo W, y cediendo un calor Q2 al foco frío a la temperatura T2. En un motor real, el foco caliente está representado por la caldera de vapor que suministra el calor, el sistema cilindro-émbolo produce el trabajo  y se cede calor al foco frío que es la atmósfera. La máquina de Carnot también puede funcionar en sentido inverso, denominándose entonces frigorífico. Se extraería calor Q2 del foco frío aplicando un trabajo W, y cedería Q1 al foco caliente. En un frigorífico real, el motor conectado a la red eléctrica produce un trabajo que se emplea en extraer un calor del foco frío (la cavidad del frigorífico) y se cede calor al foco caliente, que es la atmósfera. ( Qc1 + Qf2 ) – ( Qc2 – Qc1 ) = W1 – W2 < 0

MOTOR STIRLING El ciclo teórico de Stirling consta de cuatro procesos,: una expansión (1-2) a temperatura constante T1, un enfriamiento (2-3) sin variación de volumen V2, una compresión(3-4) a temperatura constante T2 y un calentamiento (4-1) sin variación de volumen V1. Donde T1 > T2.