Download - Maquinas Termicas
Máquinas y RefrigeradoresMáquinas y Refrigeradorestérmicostérmicos
Ciclos termodinámicosCiclos termodinámicos
1. Máquina térmica1. Máquina térmicaConvierte parcialmente calor Convierte parcialmente calor en trabajo. en trabajo. El calor que se extrae del El calor que se extrae del foco caliente se convierte en foco caliente se convierte en trabajo y calor que se cede al trabajo y calor que se cede al foco frío.foco frío.La sustancia de trabajo La sustancia de trabajo puede ser agua, aire, gasoil, puede ser agua, aire, gasoil, gasolina..gasolina..
Th
Máquina
Qh>0
W>0W>0
Tc
Qc<0
Foco Caliente
Foco Frío
1.1 Procesos cíclicos1.1 Procesos cíclicosPueden funcionar como máquinas térmicas.Pueden funcionar como máquinas térmicas.Ciclo: el primer estado y el último tienen la Ciclo: el primer estado y el último tienen la misma temperatura.misma temperatura.
IdealIdealRendimiento térmicoRendimiento térmico
0=∆U0>+= ch QQW
hQW =
h
ch
h
ch
h Q
Q
Q
W −=+==κ
h
c
Q
Q−=1κ
Área positiva encerrada por el ciclo en un diagrama pV
2. Ciclo de Carnot2. Ciclo de CarnotCiclo de Ciclo de rendimiento rendimiento máximo.máximo.
Isoterma Isoterma Adiabática Adiabática Isoterma Isoterma Adiabática Adiabática
2. Ciclo de Carnot (2)2. Ciclo de Carnot (2)112 Expansión 2 Expansión Isotérmica. T=cteIsotérmica. T=cte
223 Expansión 3 Expansión Adiabática. Q=0Adiabática. Q=0
334 Compresión 4 Compresión Isotérmica. T=cteIsotérmica. T=cte
441 Compresión 1 Compresión Adiabática. Q=0Adiabática. Q=0
0ln1
212 >==
V
VnRTQW hh
21
2211
TT
VPVP
==
133
122
3322
−− =
=γγ
γγ
VTVT
VPVP
0
)( 3223
=−=
Q
TTCW v
43
4433
TT
VPVP
==
0ln3
434 <==
V
VnRTQW cc
0
)( 1441
=−=
Q
TTCW v
111
144
1144
−− =
=γγ
γγ
VTVT
VPVP
2. Ciclo de Carnot (3)2. Ciclo de Carnot (3)Trabajo total Trabajo total
RendimientoRendimiento
Entropía Entropía
ch QQW += 04123 =+WW
h
c
h
c
T
T
Q
Q−=−= 11κ
0=∆+∆=∆ ch SSS
3. Ciclo Diesel3. Ciclo Diesel
Adiabática Adiabática Isobara Isobara AdiabáticaAdiabática Isócora Isócora
Q23>0
Q41<0Adiabática
Adiabática
Isocora
Isobara
3. Ciclo Diesel (2)3. Ciclo Diesel (2)112 Compresión 2 Compresión Adiabática. Q=0Adiabática. Q=0
223 Expansión Isobara. 3 Expansión Isobara. P=cte P=cte
334 Expansión 4 Expansión Adiabática. Q=0Adiabática. Q=0
441 Compresión isócora. 1 Compresión isócora. V=cteV=cte
122
111
2211
−− =
=γγ
γγ
VTVT
VPVP
0
)( 2112
=−=
Q
TTCW v
32
3223
PP
VTVT
==
)(
)(
2323
23223
TTCQ
VVPW
p −=−=
144
133
4433
−− =
=γγ
γγ
VTVT
VPVP0
)( 4334
=−=
Q
TTCW v
14
1414
PP
VTVT
==
)(
0
4141
41
TTCQ
W
v −==
3. Ciclo Diesel (3)3. Ciclo Diesel (3)Grado de compresiónGrado de compresiónTrabajo total Trabajo total
RendimientoRendimiento
Entropía Entropía
ch QQW +=
)(
)(11
23
41
TTC
TTC
Q
Q
p
v
h
c
−−−=−=κ
04123 =∆+∆=∆ SSS
1
2
V
Vr =
4. Refrigerador térmico4. Refrigerador térmicoExtrae calor de un foco frío. Extrae calor de un foco frío. El calor se extrae del foco El calor se extrae del foco frío realizando trabajo y se frío realizando trabajo y se cede al foco caliente.cede al foco caliente.La sustancia de refrigeración La sustancia de refrigeración puede ser agua, aire, gasoil, puede ser agua, aire, gasoil, gasolina..gasolina..
Foco Caliente
Foco Frío
Th
Refrigerador
Tc
Qc>0
Qh<0
W<0W<0
4.1 Procesos cíclicos4.1 Procesos cíclicosPueden funcionar como refrigeradores Pueden funcionar como refrigeradores térmicos. Son los mismos ciclos que la máquina, térmicos. Son los mismos ciclos que la máquina, pero recorridos en sentido contrario.pero recorridos en sentido contrario.Ciclo: el primer estado y el último tienen la Ciclo: el primer estado y el último tienen la misma temperatura.misma temperatura.
Eficacia térmicaEficacia térmica
0=∆U
0<+= ch QQW
ch
cc
Q
W
Q
−==ε 1
1
−=
c
h
Q
Qε
Área negativa encerrada por el ciclo en un diagrama pV
4.2 Ciclo de Carnot (ref.)4.2 Ciclo de Carnot (ref.)114 Expansión 4 Expansión Adiabática. Q=0Adiabática. Q=0
443 Expansión 3 Expansión Isotérmica. T=cteIsotérmica. T=cte
332 Compresión 2 Compresión Adiabática. Q=0Adiabática. Q=0
221 Compresión 1 Compresión Isotérmica. T=cteIsotérmica. T=cte
0ln2
121 <==
V
VnRTQW hh
21
2211
TT
VPVP
==
133
122
3322
−− =
=γγ
γγ
VTVT
VPVP0
)( 2332
=−=
Q
TTCW v
43
4433
TT
VPVP
==
0ln4
334 >==
V
VnRTQW cc
0
)( 4114
=−=
Q
TTCW v1
111
44
1144
−− =
=γγ
γγ
VTVT
VPVP
4.2 Ciclo de Carnot (ref.)4.2 Ciclo de Carnot (ref.)Trabajo total Trabajo total
EficaciaEficacia
Entropía Entropía
ch QQW += 04123 =+WW
0=∆+∆=∆ ch SSS
1
1
1
1
−=
−=
c
h
c
h
TT
Q
Qε