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Untitled Prezi

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by

Aida Johana Moran Mejia

on 3 April 2013

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Transcript of Untitled Prezi

Diferencia entre el trabajo reversible y el útil, presentes durante el proceso
Esta es equivalente a la exergia destruida
Los procesos totalmente reversibles no presentan entropía
Es una cantidad positiva para todo proceso real
También puede verse como el potencial de trabajo desperdiciado o la oportunidad perdida para realizar trabajo (energía que podría convertirse en trabajo pero no lo fue)
¿Qué es el ciclo de Carnot? El Ciclo llamado de Carnot es un ciclo reversible que consta de cuatro tramos: dos a temperatura constante (dos procesos isotérmicos), y otros dos sin absorción ni cesión de calor (dos procesos adiabáticos). Es decir, se trata de una transformación diatérmica (entre dos temperaturas).
¿Por qué se interesan los ingenieros en los procesos reversibles cuando nunca se pueden lograr? ya que no es un proceso natural y necesita de una energía externa para poder regresar a su estado inicial.por esta causa a los ingenieros les llama la atención los procesos reversible( pueden alterar el orden para poder llegar a un equilibrio , en el caso de la química ) Describa el ciclo inverso de Carnot Un motor de Carnot es un dispositivo ideal que describe un ciclo de Carnot. Trabaja entre dos focos, tomando calor Q1del foco caliente a la temperatura T1, produciendo un trabajo W, y cediendo un calor Q2 al foco frío a la temperatura T2.
SEGUNDA LEY. Irreversibilidad
Trabajo reversible Cantidad de máxima de trabajo útil que puede producirse (trabajo mínimo que necesita ser proporcionado) cuando un sistema experimenta un proceso entre los estados inicial y final especificados.

 
Para procesos que requieres trabajo, el trabajo reversible representa la cantidad de trabajo mínima necesaria para llevar a cabo ese proceso IRREVERSIBILIDAD Una maquina térmica recibe calor de una fuente a 1200 K a una tasa de 500 kj/s y rechaza calor de desecho aun medio a 300 K .La salida de potencia de la maquina térmica es 180 kW .Determine la potencia reversible y la tasa de irreversibilidad para este proceso
Trabajo reversible = ( 1- t sumidero / T fuente ) Q = (1- 300k/1200 k)(500) = 375 kW

Tasa de irreversibilidad
I = trabajo reversible – trabajo útil
= 375 -180 = 195 kw
Nota: Los 195 kw de potencia están desperdiciados durante el proceso y como resultado de irreversibilidad . tambien los 500 – 375 = 125 kw de calor desechados hacia el sumidero no están disponibles para convertirlos a trabajo
Problema
Ejemplo de los procesos irreversibles Movimiento de fricción
Comprensión o expansión restringida
Reacción química expontanea
Mezcla de materia de diversa composición o estado
Bicarbonato con agua y limón

Piedra
El ciclo de Carnot Los diagramas Expansión isotérmica:
(proceso 1 2 en el diagrama) El gas se encuentra al mínimo volumen del ciclo y a temperatura T1de la fuente caliente. En este estado se transfiere calor al cilindro desde la fuente de temperatura T1, haciendo que el gas se expanda. Al expandirse, el gas tiende a enfriarse, pero absorbe calor de T1y mantiene su temperatura constante. Al tratarse de ungas ideal, al no cambiar la temperatura tampoco lo hace suenergía interna, y despreciando los cambios en laenergía potencialy lacinética. Expansión  adiabática: (2 3)  La expansión isotermica termina en un punto tal que el resto de la expansión pueda realizarse sin intercambio de calor. A partir de aquí el sistema se aísla térmicamente, con lo que no hay transferencia de calor con el exterior. Esta expansión adiabática hace que el gas se enfríe hasta alcanzar exactamente la temperatura T2en el momento en que el gas alcanza su volumen máximo. Al enfriarse disminuye su energía interna.
Compresión isotérmica: (3 4) Se pone en contacto con el sistema la fuente de calor de temperatura T2y el gas comienza a comprimirse, pero no aumenta su temperatura porque va cediendo calor a la fuente fría. Al no cambiar la temperatura tampoco lo hace la energía interna
Compresión adiabática: (4 1) Aislado térmicamente, el sistema evoluciona comprimiéndose y aumentando su temperatura hasta el estado inicial. La energía interna aumenta y el calor es nulo.
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.
¿De qué manera se puede aumentar la eficiencia de una máquina térmica de Carnot? La eficiencia térmica de un ciclo de Carnot es una función de las temperaturas del sumidero y de la fuente, y la relación de la eficiencia térmica para este ciclo


: Eficiencia térmica
transmite un importante mensaje que es igualmente duplicable a ciclos ideales reales:

La eficiencia térmica Aumenta con un incremento en la temperatura promedio a la cual se suministra calor hacia el sistema o con una disminución en la temperatura promedio a la cual el calor se rechaza del sistema.
Sin embargo , las temperaturas de la fuente y el sumidero que pueden emplearse en la practica tienen limites.
¿Cómo se puede aumentar el COP de un refrigerador de Carnot?
El coeficiente de desempeño de un refrigerador reversible como el de Carnot es:
los procesos y convertir la máquina de Carnot en un refrigerador. Este refrigerador extrae una cierta cantidad de calor | Qf | del foco frío, requiriendo para ello una cierta cantidad de trabajo | W | , arrojando una cantidad de calor | Qc | en el foco caliente.



ya que, como en la máquina de Carnot, la cantidad de calor intercambiada con cada foco es proporcional a la temperatura de dicho foco.

Para un refrigerador que trabaje entre una temperatura de 5°C y 22°C, este coeficiente de desempeño vale:
¿Qué es la entropía? Es una media de desorden molecular o aleatoriedad de un sistema, y la segunda ley de la termodinámica establece que la entropía de un sistema puede crearse pero no destruirse.
La anterior relación de balance de entropía puede enunciarse como: “el cambio de entropía de un sistema durante un proceso es igual a la transferencia de entropía neta a través de la frontera del sistema y la entropía generad dentro de este.”
CAMBIO DE ENTROÍA DE UN SISTEMA
∆S SISTEMA La entropía es una propiedad y el valor de una propiedad no cambio a menos que el estado del sistema cambie. Así, el estado de entropía de un sistema es cero si el estado del sistema no cambia durante el proceso.
generación DE entropía: Sgen Para un proceso reversible la generación de entropía es cero y por lo tanto el cambio de entropía de un sistema es igual a la transferencia de entropía. Por consiguiente, la relación de balance de entropía para el caso reversible se vuelve análoga a la relación de balance de energía la cual establece que el cambio de energía de un sistema durante un proceso es igual a la transferencia de energía durante el proceso.
La transferencia de entropía por calor Q/T es cero para los sistemas adiabáticos y la transferencia de entropía por masa ms es cero para sistemas que no involucran el flujo másico a través de su frontera.

El balance de entropía para cualquier sistema que experimenta cualquier proceso puede expresarse mas explícitamente como:
Procesos de Cuasi-Equilibrio Ocurre una transformación en el sistema si, como mínimo, cambia de valor una variable de estado del sistema a lo largo del tiempo. Si el estado final es muy próximo al estado inicial, la transformación es infinitesimal. una idealización extremadamente útil es que solamente existen fuerzas alejadas del equilibrio que son `` infinitesimales'' y que permiten ver al proceso como si ocurriera en una sucesión o serie de estados de `` cuasi-equilibrio''.
. Para que esto sea verdad el proceso debe ser lento en lo referente al tiempo necesario para que el sistema llegue al equilibrio internamente. Por ejemplo, para un gas en condiciones de interés para nosotros, una molécula dada puede experimentar cerca de 10 colisiones moleculares por segundo, de modo que, si diez colisiones son necesarias para llegar al equilibrio, el tiempo de equilibrio es del orden de 10 segundos. Este tiempo es muy pequeño comparado con la escala de tiempo asociada a las propiedades de flujo de fluido (es decir, el tiempo necesario para que una partícula fluida tenga interacción significativa a lo largo de una longitud característica de interés en un dispositivo en ingeniería)
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