Máquinas Térmicas y Máquinas Frigoríficas Prof. Sergio Casas-Cordero E.

MÁQUINAS TÉRMICAS Qhot Wout Qcold Una máquina térmica es cualquier dispositivo que pasa por un proceso cíclico: Dep. frío TC Máquina Dep. Caliente TH Qhot Wout Qcold Absorbe calor Qhot Realiza trabajo Wout Liberación de calor Qcold

LA SEGUNDA LEY DE LA TERMODINÁMICA Wout Dep. frío TC Máquina Dep. caliente TH Qhot Qcold Es imposible construir una máquina que, al operar en un ciclo, no produzca efectos distintos a la extracción de calor de un depósito y la realización de una cantidad equivalente de trabajo.

LA SEGUNDA LEY DE LA TERMODINÁMICA Dep. frío TC Máquina Dep. caliente TH 400 J 300 J 100 J Máquina posible Máquina IMPOSIBLE Dep. frío TC Máquina Dep. caliente TH 400 J

EFICIENCIA DE UNA MÁQUINA La eficiencia de una máquina térmica es la razón del trabajo neto realizado W a la entrada de calor QH. Dep. frío TC Máquina Dep. caliente TH QH W QC e = = W QH QH- QC e = 1 - QC QH

EJEMPLO DE EFICIENCIA 800 J W 600 J QC QH e = 1 - 600 J 800 J e = 1 - Dep. frío TC Máquina Dep. caliente TH 800 J W 600 J Una máquina absorbe 800 J y desecha 600 J cada ciclo. ¿Cuál es la eficiencia? e = 1 - QC QH e = 1 - 600 J 800 J e = 25% Pregunta: ¿Cuántos joule de trabajo se realizan?

EFICIENCIA DE UNA MÁQUINA IDEAL (máquina de Carnot) Dep. frío TC Máquina Dep. caliente TH QH W QC Para una máquina perfecta, las cantidades Q de calor ganado y perdido son proporcionales a las temperaturas absolutas T. e = TH- TC TH e = 1 - TC TH

e real = 0.5ei = 20% TC TH e = 1 - W QH e = 300 K 500 K e = 1 - Una máquina de vapor absorbe 600 J de calor a 500 K y la temperatura de escape es 300 K. Si la eficiencia real sólo es la mitad de la eficiencia ideal, ¿cuánto trabajo se realiza durante cada ciclo? e real = 0.5ei = 20% e = 1 - TC TH e = W QH e = 1 - 300 K 500 K W = eQH = 0.20 (600 J) e = 40% Trabajo = 120 J

REFRIGERADORES Qhot Win Win + Qfrío = Qcaliente Qcold Dep. frío TC Máquina Dep. caliente TH Qhot Qcold Win Un refrigerador es una máquina que opera a la inversa: realiza trabajo sobre gas que extrae calor del depósito frío y deposita calor en el depósito caliente. Win + Qfrío = Qcaliente WIN = Qcaliente - Qfrío

LA SEGUNDA LEY PARA REFRIGERADORES Dep. frío TC Máquina Dep. caliente TH Qhot Qcold Es imposible construir un refrigerador que absorba calor de un depósito frío y deposite igual calor a un depósito caliente con W = 0. Si fuese posible, se podría establecer movimiento perpetuo