1er PRINCIPIO DE LA TD

Cuando un sistema experimenta una transformación termodinámica que le lleva desde un estado inicial a un estado final, la diferencia entre el calor y el trabajo intercambiado con sus alrededores es igual a la variación de energía interna.

Es imposible construir una máquina de funcionamiento periódico que produzca trabajo sin consumir una cantidad equivalente de energía (móvil perpetuo de primera especie)

U=Q-WVariación de la

energía interna

Calor absorbido

por el sistema

Trabajo realizado

por el sistema

2º PRINCIPIO DE LA TD

Enunciado de Kelvin-Planck:Es imposible construir un motor que, funcionando según un ciclo,su único efecto sea extraer calor de un foco y realizar una cantidad equivalente de trabajo.

2º PRINCIPIO DE LA TD

Enunciado de Clausius:Es imposible ningún dispositivo que, funcionando según un ciclo,su único efecto sea el paso de calor de un cuerpo frío a otro más caliente.

No es posible construir una máquina que trabajando cíclicamente sea capaz de convertir íntegramente el trabajo en calor a expensas de una sola fuente de calor (móvil perpetuo de segunda especie)

Q1=W+Q2

Observar que siempre:

• Q1>W

• Q1>Q2Nuestro subíndice 1 equivale a c, en

las imágenes, y el 2 a f.

MÁQUINAS TÉRMICAS DE CICLO INVERSO

Sistemas CÍCLICOS que CONSUMEN una cantidad neta de TRABAJO y cuyo objetivo es:

• Retirar calor de un foco frío MÁQUINA FRIGORÍFICAENFRIAR MÁS EL FOCO FRÍO• Aportar calor a un foco caliente “BOMBA DE CALOR”CALENTAR MÁS EL FOCO CALIENTE

Recinto útil paraefecto calorífico

Recinto útil paraefecto frigorífico

Observaciones:• Realmente, una bomba de calor en sí es una máquina que produce

efecto calorífico y frigorífico aprovechables de por sí. La llamaré bomba de calor “reversible.”

• La bomba de calor es capaz de transportar más calor que la energía eléctrica que consume.

ELEMENTOS TÍPICOSDE UNA MÁQUINA TÉRMICA DE CICLO INVERSOPensando en una nevera doméstica, para facilitar el estudio:

FLUIDOS FRIGORÍGENOS MÁS USADOS

FREONES: fórmula general Cm Hn Fx ClyR407A R134a Tetrafluoroetano

GWP Global Warming Potencial

Aerotérmicas Aire-aire Agua-aire

Hidrónicas Aire-agua Agua-agua

Geotérmicas Tierra-aire Tierra-agua

TIPOS DE BOMBAS DE CALOR (efecto calorífico)

Denominación para efecto calorífico:

• Evaporador en aire: aerotérmicas

• Condensador en agua: hidrónicas

• Evaporador en subsuelo: geotérmicas

Aunque pueden usarse para efecto

frigorífico, normalmente las dos primeras.

Bomba de calor aire-aire (aerotérmica)

Bomba de calor aire-agua (hidrónica)

Bomba de calor tierra-agua (geotérmica)

BOMBAS DE CALORREVERSIBLES

Válvula de cuatro vías de corredera

CUESTIONES A PLANTEARSE

1. Dependencia de la eficiencia de una máquina térmica de ciclo inverso con la diferencia de temperaturas entre el interior y el exterior.

2. ¿Qué ocurre en el caso de los motores térmicos?

3. ¿Qué se podría hacer para para mejorar la eficiencia de una máquina térmica de ciclo inverso? Se suponen que el resto de temperaturas no varía.

a) Disminuir la temperatura del foco caliente

b) Disminuir la temperatura del foco frío

c) Aumentar la temperatura del foco caliente

d) Aumentar la temperatura del foco frío

4. De los métodos elegidos, ¿cuál nos proporcionaría mayor eficiencia?