TERMODINÁMICA TÉCNICA UNIVERSIDAD TECNICA DE ORURO FACULTAD NACIONAL DE INGENIERIA INGENIERIA MECÁNICA Y ELECTROMCÁNICA TERMODINÁMICA TÉCNICA Ing. Carlos F. Cruz Mamani ORURO – BOLIVIA 2009 Ing. Carlos Fidel Cruz Mamani

C A P Í T U L O - 6 PROCESOS CON GASES IDEALES 6.1 INTRODUCCIÓN Un ciclo termodinámico es un conjunto de procesos y por lo tanto es necesario conocer estos procesos termodinámicos o cambios de estado que se efectúa en diferentes condiciones. Ing. Carlos Fidel Cruz Mamani

Ciclo termodinámico de producción de vapor Ing. Carlos Fidel Cruz Mamani

Ciclo Termodinámico de un sistema de Refrigeración Ing. Carlos Fidel Cruz Mamani

Ciclo termodinámico de un motor térmico Ing. Carlos Fidel Cruz Mamani

6.2 Proceso a volumen constante Es un cambio de estado a volumen constante, internamente reversible. Se llama también proceso isométrico o isocórico Ing. Carlos Fidel Cruz Mamani

6.3 Proceso a presión constante En la figura -2, aparece su representación en el diagrama p-v y t-s. En este caso el sistema intercambia trabajo con el medio. Llamado también proceso isobárico. Ing. Carlos Fidel Cruz Mamani

Ing. Carlos Fidel Cruz Mamani 6.4 Proceso isotérmico Consideremos ahora una transformación en la que la temperatura del gas permanezca constante: T=cte. Se denomina proceso isotérmico. En este caso se cumplirá la Ley de Boyle – Mariotte es decir: P V = cte. Ing. Carlos Fidel Cruz Mamani

Ing. Carlos Fidel Cruz Mamani 6.4 Proceso isotérmico En el plano presión – volumen se representa mediante una curva correspondiente a una hipérbola equilátera. Ing. Carlos Fidel Cruz Mamani

Ing. Carlos Fidel Cruz Mamani 6.4 Proceso isotérmico El trabajo en un proceso isotérmico sin flujo será: El calor en un proceso isotérmico sin flujo será Q = W El trabajo en un proceso isotérmico con flujo será: Ing. Carlos Fidel Cruz Mamani

Ing. Carlos Fidel Cruz Mamani 6.5 Proceso isentrópico Un proceso isentrópico es una transformación adiabática internamente reversible. El sistema no intercambia calor con el medio en ningún momento de la misma. En consecuencia, para que una transformación sea adiabática, deberá cumplirse. Q = 0 ds = 0 Ing. Carlos Fidel Cruz Mamani

Ing. Carlos Fidel Cruz Mamani 6.5 Proceso isentrópico Ing. Carlos Fidel Cruz Mamani

Ing. Carlos Fidel Cruz Mamani Las relaciones entre presión, volumen y temperatura para una adiabática son: Ing. Carlos Fidel Cruz Mamani

El TRABAJO para un sistema sin flujo es: Trabajo para un proceso isentrópica con flujo es: Para una transformación adiabática deberá cumplirse que : Q= 0 En cuanto al calor específico de la adiabática, dado que la misma se produce variación de temperatura sin intercambio de calor, será nulo. C adiab= 0 Ing. Carlos Fidel Cruz Mamani

Ing. Carlos Fidel Cruz Mamani 6.6 Proceso Isoentálpico En dispositivos de estrangulación puede conseguirse una reducción significativa de la presión de manera simple: introduciendo una resistencia en el conducto por el que fluye un gas o un líquido. Ing. Carlos Fidel Cruz Mamani

Ing. Carlos Fidel Cruz Mamani 6.6 Proceso Isoentálpico Aunque las velocidades son relativamente altas en las proximidades de la restricción, las mediciones realizadas corrientes arriba y corrientes debajo de la sección del área reducida mostraran que la variación de la energía cinética específica del gas es despreciable. Ing. Carlos Fidel Cruz Mamani

6.6.1 Experimento de Joule-Thompson El gas cambió de estado, en 1 tenía una cierta presión p1 y en 2 tiene otra presión p2 diferente, pero no se modificó ni la temperatura ni la entalpía, por tanto se puede afirmar que para los gases perfectos la entalpía es función únicamente de la temperatura. Ing. Carlos Fidel Cruz Mamani

Ing. Carlos Fidel Cruz Mamani 6.7 Proceso Politrópico Una transformación politrópica es un cambio de estado en el que varía todas las propiedades (presión, volumen, temperatura, entropía, entalpía, etc). También en este proceso existe transmisión o transferencia de calor y para su análisis se lo considera a este proceso como internamente reversible. Ing. Carlos Fidel Cruz Mamani

Ing. Carlos Fidel Cruz Mamani En las figuras siguientes mostramos los diagramas p-V y T-S, para un proceso politrópico. Ing. Carlos Fidel Cruz Mamani

Ing. Carlos Fidel Cruz Mamani Las ecuaciones que rigen este proceso tienen un parecido con las ecuaciones isentrópicas donde el exponente “k” se reemplaza por el exponente “n” que se denomina exponente politrópico El trabajo para un proceso politrópico sin flujo será: Ing. Carlos Fidel Cruz Mamani

El trabajo para un proceso politrópico con flujo estacionario es: El calor para un proceso politrópico con flujo es: Ing. Carlos Fidel Cruz Mamani

Ing. Carlos Fidel Cruz Mamani G R A C I A S Un hábito es como un cable, tejemos un hilo de él todos los días y al final no podemos romperlo. Horace Mann E N D Ing. Carlos Fidel Cruz Mamani