RESUMEN CAPITULO 6 MIGUEL ANGEL HEREDIA ALVAREZ TOSTADO 18131014

Vista previa del material en texto

FUNDAMENTOS DE TERMODINAMICA
CATEDRATICO: José de Jesús Pamanes García
TAREA
Resumen Capitulo 6
Segunda ley de la termodinámica y sus consecuencias
Miguel Ángel Heredia Álvarez Tostado #18131014
REVISOR:
SERGIO ARTURO SILVA MARTINEZ #18131073
FECHA DE ENTREGA: 02 DE JULIO DEL 2020
Segunda ley de la termodinámica y sus consecuencias
La segunda ley de la termodinámica es uno de los axiomas más importantes que se conocen, e impone severas restricciones a la primera ley de la termodinámica. La segunda ley de la termodinámica es un axioma que indica que todo proceso es "degenerativo", esto es, que si el resultado del proceso es una degradación de la energía en cuanto a su capacidad de hacer trabaja
Enunciados:
1. La segunda ley de la termodinámica es un principio general que impone restricciones a la dirección de la transferencia de calor, y a la eficiencia posible en los motores térmicos. De este modo, va más allá de las limitaciones impuestas por la primera ley de la termodinámica.
2. La segunda ley de la termodinámica requiere que, en general, la entropía total de cualquier sistema no pueda disminuir más que aumentando la entropía de algún otro sistema. Por lo tanto, en un sistema aislado de su entorno, la entropía de ese sistema tiende a no disminuir. Se deduce que el calor no puede fluir de un cuerpo más frío a un cuerpo más caliente sin la aplicación del trabajo (la imposición del orden) al cuerpo más frío.
3. La segunda ley de la termodinámica es una generalización de los límites de una máquina térmica y se basa en el trabajo de Carnot.
¿Qué son los procesos reversibles?
Es aquel que en un instante dado puede detenerse e invertir la secuencia de estados recorridos para hacer retornar tanto al sistema como a sus alrededores a sus estados originales. En otras palabras, un proceso es reversible si no deja historia al ser invertido.
1. En termodinámica, un proceso reversible se define como un proceso que se puede revertir induciendo cambios infinitesimales en alguna propiedad del sistema, y ​​al hacerlo no deja ningún cambio ni en el sistema ni en el entorno. Durante el proceso reversible, la entropía del sistema no aumenta y el sistema está en equilibrio termodinámico con su entorno.
En realidad, no hay procesos verdaderamente reversibles. Todos los procesos termodinámicos reales son de alguna manera irreversibles. No se hacen infinitamente lento. Por lo tanto, los motores térmicos deben tener eficiencias más bajas que los límites en su eficiencia debido a la irreversibilidad inherente del ciclo del motor térmico que usan. Sin embargo, para fines de análisis, se utilizan procesos reversibles para simplificar el análisis y determinar las eficiencias térmicas máximas.
2. Los procesos reversibles son idealizaciones de procesos verdaderos. Una característica importante de un proceso reversible es que, dependiendo del proceso, este representa el trabajo máximo que se puede extraer al ir de un estado a otro, o bien el trabajo mínimo que es necesario para crear un cambio de estado.
Factores de Irreversibilidad
Las irreversibilidades son los factores que causan que un proceso sea irreversible. Ellas incluyen: fricción, transferencia de calor a través de diferencias finitas de temperaturas, libre expansión, mezcla de dos gases, resistencia eléctrica, deformaciones inelásticas de sólidos y reacciones químicas.
· Fricción: Si se comparan dos procesos que pasan a través de los mismos estados de equilibrio, pero uno es reversible y el otro irreversible, el primero realiza la máxima cantidad de trabajo posible. Considere como ejemplo la expansión adiabática de un gas en una turbina. Si el proceso es reversible, esto es, si se realiza sin fricción, la potencia desarrollada por la turbina es máxima. Por otro lado, si el proceso es irreversible, la fricción tiende a aumentar la temperatura del gas a la descarga de la turbina y, por tanto, su entalpía.
· La fuerza de rozamiento o de fricción es una fuerza que surge por el contacto de dos cuerpos y se opone al movimiento. El rozamiento se debe a las imperfecciones y rugosidades, principalmente microscópicas, que existen en las superficies de los cuerpos. Al ponerse en contacto, estas rugosidades se enganchan unas con otras dificultando el movimiento.
· Transferencia de Calor: Se denomina transferencia de calor, transferencia térmica o transmisión de calor al fenómeno físico que consiste en el traspaso de energía calórica de un medio a otro. Esto ocurre cuando dos sistemas que se encuentran a distintas temperaturas se ponen en contacto, permitiendo el flujo de la energía del punto de mayor temperatura al de menor, hasta alcanzar un equilibrio térmico, en el que se igualan las temperaturas.
Ciclo de Carnot
Se define Ciclo de Carnot como un proceso reversible que utiliza un gas perfecto, y que consta de dos transformaciones isotérmicas y dos adiabáticas.
Ilustración 1 Ciclo de Carnot
Grafica 1 p-V del Ciclo de Carnot
· Tramo A-B isoterma a la temperatura T1
· Tramo B-C adiabática
· Tramo C-D isoterma a la temperatura T2
· Tramo D-A adiabática
El Ciclo de Carnot es un proceso reversible de 4 etapas en la primera etapa existe una expansión isotérmica ya que pasa de un volumen menor a un volumen mayor. En la segunda etapa hay una expansión adiabática por que pasa de un volumen menor a un volumen mayor, la presión en ambas etapas disminuye y es adiabática porque no hay transferencia de calor con el exterior. Etapa tres hay una compresión isotérmica porque pasa de un volumen mayor a un volumen menor y es isotérmica porque la temperatura es igual del paso 3-4. Finalmente, una compresión adiabática porque disminuye el volumen y no hay transferencia de calor con el medio.
¿Existe una maquina real que opere según el ciclo de Carnot? ¿Cuál es su utilidad práctica?
Al ser un ciclo reversible, podemos invertir cada uno de los procesos y convertir la máquina de Carnot en un refrigerador. Este refrigerador extrae una cierta cantidad de calor | | del foco frío, requiriendo para ello una cierta cantidad de trabajo | W |, arrojando una cantidad de calor | | en el foco caliente.
El coeficiente de desempeño de un refrigerador reversible como el de Carnot es:
Explique al menos otro ciclo "reversible"
Ciclo de Rankin
El Ciclo de Rankin esta formado por 4 procesos, el primero será una expansión isoentrópica que se realiza entre condiciones de valor sobrecalentado hasta condiciones de vapor húmedo, el segundo lugar será un enfriamiento isobárico con cambio de fase y al realizarse en dentro de la campana de saturación además será un proceso isotérmico, en tercer lugar habrá una compresión isoentrópica este proceso es muy pequeño que en ocasiones se puede confundir con otro tipo de procesos y el ciclo se cierra con un proceso de calentamiento isobárico.
Elaborar un enunciado en sus propias palabras sobre 2a. Ley
Según nuestra investigación la segunda ley termodinámica es un principio impone restricciones a la dirección de transferencia de calor, esta requiere que la entropía total de cualquier sistema no pueda disminuir, solo aumentar la entropía en otro sistema por lo cual un sistema aislado su entropía no tiende a disminuir.
Bibliografía
(02 de JULIO de 2020). Obtenido de http://catarina.udlap.mx/u_dl_a/tales/documentos/leip/mateos_e_e/capitulo3.pdf
(02 de Julio de 2020). Obtenido de http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/estadistica/carnot/carnot.htm
Connor, N. (25 de Septiembre de 2019). Thermal Engineering. Obtenido de Thermal Engineering: https://www.thermal-engineering.org/es/que-es-el-proceso-reversible-definicion/
Jaramillo, O. (03 de Mayo de 2007). Obtenido de http://www.cie.unam.mx/~ojs/pub/Termodinamica/node57.html
José L. Fernández, G. C. (02 de JULIO de 2020). FISICA LAB. Obtenido de FISICA LAB: https://www.fisicalab.com/apartado/rozamiento
López, C. T. (18 de JULIO de 2017). CUADERNO DE CULTURA CIENTIFICA. Obtenido de CUADERNO DE CULTURA CIENTIFICA: https://culturacientifica.com/2017/07/18/la-segunda-ley-la-termodinamica/
Nave, M. O. (02de JULIO de 2020). Hyperphysics. Obtenido de Hyperphysics: http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/thermo/seclaw.html
Planas, O. (12 de ABRIL de 2018). ENERGIA SOLAR. Obtenido de ENERGIA SOLAR: https://solar-energia.net/termodinamica/leyes-de-la-termodinamica/segunda-ley-termodinamica
Raffino, M. E. (30 de JUNIO de 2020). Concepto.de. Obtenido de Concepto.de: https://concepto.de/transferencia-de-calor/
Sevilla, U. d. (11 de Marzo de 2014). Departamento de Fisica Aplicada lll Universidad de Sevilla. Obtenido de Departamento de Fisica Aplicada lll Universidad de Sevilla: http://laplace.us.es/wiki/index.php/Ciclo_de_Carnot