¡Descarga Principios de Termodinámica: Segunda Ley y Máquinas Térmicas y más Resúmenes en PDF de Química solo en Docsity! NA NANNY 4. La segunda ley de la termodinámica UVM Presenta: (EE A E] Universidad del Valle de México (UVM). (ERAN ET ARNO Contenido UVM O Introducción O Máquinas Térmicas O Máquina de Carnot O Entropía O Segunda ley de la termodinámica e Enunciados de Clausius y Kelvin-Planck O Cambios de entropía O Ciclo de refrigeración PRINCIPIOS DE TERMODINÁMICA Eduardo Hernández Huerta 2/33 Introducción UVM Para una manzana que cae: ¿Es posible observar el proceso inverso? El proceso inverso es no espontáneo y se requiere un trabajo en el sistema. UVM PRINCIPIOS DE TERMODINÁMICA Eduardo Hernández Huerta — 5/33 Introducción UVM La ler Ley de la termodinámica trata con los cambios en energía, pero eso es insuficiente para determinar si el cambio o no en un sistema es espontáneo. Se requiere de una propiedad del sistema que permita compensar las carencias de la lera ley. La segunda ley se fundamenta clásicamente en un punto de vista macroscópico, con el estudio de las propiedades de las máquinas térmicas. UVM PRINCIPIOS DE TERMODINÁMICA Eduardo Hernández Huerta 6/33 Máquinas Térmicas UVM PRINCIPIOS DE TERMODINÁMICA Eduardo Hernández Huerta 7/33 UVM Máquinas Térmicas Durante el funcionamiento, el fluido de trabajo de una máquina térmica absorbe calor |Qu| desde un depósito caliente, produce una cantidad neta de trabajo (trabajo de flecha) | W!|, se desprende calor |Qc| hacia un depósito frío, y regresa a su estado inicial. o ¡gh-1emperal Source lera ley de la termodinámica |W|=1Qul|—1Qc! Eficiencia térmica (n) engine Woo y = 19 Qui Dor _IQui—IQd _, 10d n= Ha =1 lol ul Pierna PRINCIPIOS DE TERMODINÁMICA Eduardo Hernández Huerta — 10/33 UVM Máquinas Térmicas PRINCIPIOS DE TERMODINÁMICA Eduardo Hernández Huerta — 11/33 Máquina de Carnot UVM PRINCIPIOS DE Eduardo Hernández Huerta — 12/33 Problema 1 UVM Una planta termoeléctrica, de 800 000 kW nominales, genera vapor a 585 K y disipa calor a un río a 295 K. Si la eficiencia térmica de la planta es 70% del máximo valor posible, ¿Cuánto calor disipa al río según la potencia nominal? PRINCIPIOS DE TERMODINÁMICA Eduardo Hernández Huerta — 15/33 Entropía (S) UVM PRINCIPIOS DE TERMODINÁMICA Eduardo Hernández Huerta — 16/33 UVM Entropía rana ecuación de Carnot lui _ 10d Q_-9 Ta Te Th Tc Para un ciclo completo de una MC, las dos cantidades Q/T (absorción y disipación de calor) para el fluido de trabajo, deben sumar cero. q PRINCIPIOS DE TERMODINÁMICA Eduardo Hernández Huerta * 17/33 UVM Segunda ley de la termodinámica La segunda ley afirma que cualquier proceso sigue su curso en una dirección tal, que el cambio en la entropía total asociada con él es positivo; el valor límite de cero se alcanza únicamente para un proceso reversible. No es posible un proceso para el que la entropía total disminuya. ÁQ e her AS $ 7 20 PRINCIPIOS DE TERMODINÁMICA Eduardo Hernández Huerta — 20/33 UVM Desigualdad de Clausius Las máquinas térmicas irreversibles siempre son menos eficientes que las máquinas térmicas totalmente reversible. La segunda ley da origen a varias expresiones en las que intervienen desigualdades. UVM PRINCIPIOS DE TERMODINÁMICA Eduardo Hernández Huerta — 21/33 UVM Desigualdades e Desigualdad de Clausius La integral cíclica de la cantidad ¿Q/T para cualquier sistema cerrado es siempre igual o menor que cero. fs e Desigualdad de Kelvin-Planck Es imposible para cualquier dispositivo que opera en un ciclo recibir calor de un único depósito y producir una cantidad neta de trabajo. PRINCIPIOS DE TERMODINÁMICA Eduardo Hernández Huerta — 22/33 Cambios de entropía UVM 400 Saturated liquid Tine Saturated. vapor line 100 y, KIIKEK UVM PRINCIPIOS DE TERMODINÁMICA Eduardo Hernández Huerta — 25/33 UVM Cambios de entropía e e pd Heat TERMODINÁMICA Eduardo Hernández Huerta — 26/33 UVM Cambios de entropía La entropía para una masa fija puede cambiar si: e existe transferencia de calor e el proceso es irreversible por lo tanto la entropía es constante en procesos reversibles y adiabáticos UVM PRINCIPIOS DE TERMODINÁMICA Eduardo Hernández Huerta — 27/33 Ciclo de refrigeración por compresión de vapor UVM PRINCIPIOS DE TERMODINÁMICA Eduardo Hernández Huerta — 30/33 Ciclo de refrigeración UVM Refrigeración implica el mantener una temperatura más baja que la de los alrededores, lo cual requiere la absorción continua de calor a un nivel de temperatura baja a través de la evaporación de un líquido. Eduardo Hernández Huerta — 31/33 Ciclo de refrigeración UVM Válvula de Compresor estrangulamiento Coeficiente de operación (COP) 1Qcl 1Qcl Tc w=—= w= === ¡w] IQhI=1Qcdl Th= Te PRINCIPIOS DE TERMODINÁMICA Eduardo Hernández Huerta 32/33
