Principio general que impone restricciones a la dirección de la energía en calor, y a la eficiencia posible en los motores térmicos o máquinas térmicas.
Segunda Ley de la Termodinámica Todos los procesos que ocurren el la naturaleza se dan en una sola dirección, son irreversibles.
Los procesos ocurren en una cierta dirección y no en la dirección contraria Calor absorbido por la maquina (
) =
+
(
Entropía Establece que una situación parecida al estado de desorden es mas probable que una situación parecida al estado desordenado
La eficiencia de la maquina térmica
)
Salida de Trabajo Neto La finalidad de las maquinas térmicas es específicamente convertir el calor en trabajo mecánico.
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=
-
Calor de desecho o liberado
Parte del calor que recibe la maquina térmica se convierte en trabajo útil mientras que el resto es rechazado al deposito o también llamado sumidero.
• Las maquinas térmicas se caracterizan por recibir energía en forma de calor de una fuente a temperatura (T) alta ya sea energía solar, una caldera como un horno de petróleo, un reactor nuclear, etc.). • Convierte parte de este calor en trabajo (W), o energía mecánica. • Rechazan el calor de desecho hacia un sumidero de calor de baja temperatura (la atmosfera, los ríos, etc.) • Operan en ciclo. Es decir, es un proceso reversible.
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=1−
Q
(
)
(
)
Prácticamente imposible que una maquina presente una eficiencia del 100%, porque siempre va a desechar una parte del calor que absorbe. Para que una central eléctrica opere, el fluido de trabajo debe intercambiar calor con el ambiente, así como con el horno. Enunciado de Kelvin- Planck Es imposible construir un dispositivo que opere en un ciclo sin que produzca ningún otro efecto que la transferencia de calor de un cuerpo de menor temperatura a otro de mayor temperatura Enunciado de Clausius
Tiende a estados de máximo desorden o caos, establece que existe una magnitud llamada Entropía, la cual implica el concepto de procesos reversibles e irreversibles. En los procesos reversibles, se puede hacer que el sistema vuelva a su estado original sin variación neta del sistema ni del medio exterior
El ciclo de Carnot se compone de cuatro procesos reversibles: • Dos isotérmicos. • Dos adiabáticos. Estos procesos se pueden llevar a cabo en un sistema cerrado o de flujo estacionario.
Un dispositivo que viola la primera ley de la termodinámica (al crear energía) se llama máquina de movimiento perpetuo de primera clase (MMP1) y otro que viola la segunda ley se llama máquina de movimiento perpetuo de segunda clase (MMP2). Diagrama P-V de un ciclo de Carnot
Fuentes: Cengel, Y. A., Boles, M.A. (2009). Termodinámica. Mc Graw-Hill, Sexta Edition / Unadm (2020). Termodinámica, Segunda Ley de la Termodinámica.
Un sistema cerrado conformado por un gas contenido en un dispositivo de cilindro-émbolo adiabático.