Latermodinmica(delgriegoo, termo, que significa calor1y ,dnamis, que significa fuerza)2es la rama de lafsicaque describe los estados deequilibrioa nivel macroscpico.3Constituye unateora fenomenolgica, a partir derazonamientos deductivos, que estudia sistemas reales, sinmodelizary sigue un mtodo experimental.4Los estados de equilibrio son estudiados y definidos por medio demagnitudes extensivastales como laenerga interna, laentropa, elvolumeno la composicinmolardel sistema,5o por medio de magnitudes no-extensivas derivadas de las anteriores como latemperatura,presiny elpotencial qumico; otras magnitudes tales como laimanacin, lafuerza electromotrizy las asociadas con la mecnica de losmedios continuosen general tambin pueden ser tratadas por medio de la termodinmica.6La termodinmica ofrece un aparato formal aplicable nicamente aestados de equilibrio,7definidos como aquel estado hacia el que todo sistema tiende a evolucionar y caracterizado porque en el mismo todas las propiedades del sistema quedan determinadas por factores intrnsecos y no por influencias externas previamente aplicadas.8Tales estados terminales de equilibrio son, por definicin, independientes del tiempo, y todo el aparato formal de la termodinmica -todas las leyes y variables termodinmicas-, se definen de tal modo que podra decirse que un sistema est en equilibrio si sus propiedades pueden ser descritas consistentemente empleando la teora termodinmica.9Los estados de equilibrio son necesariamente coherentes con los contornos del sistema y las restricciones a las que est sometido. Por medio de los cambios producidos en estas restricciones (esto es, al retirar limitaciones tales como impedir la expansin del volumen del sistema, impedir el flujo de calor, etc), el sistema tender a evolucionar de un estado de equilibrio a otro;10comparando ambos estados de equilibrio, la termodinmica permite estudiar los procesos de intercambio de masa y energa trmica entre sistemas trmicos diferentes.Como ciencia fenomenolgica, la termodinmica no se ocupa de ofrecer una interpretacin fsica de sus magnitudes. La primera de ellas, laenerga interna, se acepta como una manifestacin macroscpica de las leyes de conservacin de la energa a nivel microscpico, que permite caracterizar el estado energtico del sistema macroscpico.11El punto de partida para la mayor parte de las consideraciones termodinmicas son los que postulan que la energa puede ser intercambiada entre sistemas en forma de calor otrabajo, y que slo puede hacerse de una determinada manera. Tambin se introduce una magnitud llamadaentropa,12que se define como aquella funcin extensiva de la energa interna, el volumen y la composicin molar que toma valores mximos en equilibrio: el principio de maximizacin de la entropa define el sentido en el que el sistema evoluciona de un estado de equilibrio a otro.13Es lamecnica estadstica, ntimamente relacionada con la termodinmica, la que ofrece una interpretacin fsica de ambas magnitudes: la energa interna se identifica con la suma de las energas individuales de los tomos y molculas del sistema, y la entropa mide el grado deordeny el estado dinmico de los sistemas, y tiene una conexin muy fuerte con lateora de informacin.14En la termodinmica se estudian y clasifican las interacciones entre diversos sistemas, lo que lleva a definir conceptos comosistema termodinmicoy su contorno. Un sistema termodinmico se caracteriza por sus propiedades, relacionadas entre s mediante lasecuaciones de estado. stas se pueden combinar para expresar laenerga internay lospotenciales termodinmicos, tiles para determinar las condiciones de equilibrio entre sistemas y los procesos espontneos.Con estas herramientas, la termodinmica describe cmo los sistemas responden a los cambios en su entorno. Esto se puede aplicar a una amplia variedad de ramas de lacienciay de laingeniera, tales comomotores,cambios de fase,reacciones qumicas,fenmenos de transporte, e inclusoagujeros negros.ndice[ocultar] 1Historia de la termodinmica 2Leyes de la termodinmica 2.1Principio cero de la termodinmica 2.2Primera ley de la termodinmica 2.3Segunda ley de la termodinmica 2.3.1Enunciado de Clausius 2.3.2Enunciado de KelvinPlanck 2.3.3Otra interpretacin 2.4Tercera ley de la termodinmica 2.5Sistema 2.6Medio externo 3Equilibrio trmico 3.1Variables termodinmicas 3.2Estado de un sistema 3.3Equilibrio trmico 3.4Foco trmico 3.5Contacto trmico 4Procesos termodinmicos 5Rendimiento termodinmico o eficiencia 5.1Teorema de Carnot 6Diagramas termodinmicos 7Vase tambin 8Referencias 8.1Notas 8.2Bibliografa 9Enlaces externosHistoria de la termodinmica[editar]La historia de la termodinmica como disciplina cientfica generalmente comienza conOtto von Guerickequien, en 1650, construy y dise la primerabomba de vacoy demostr un vaco usando sushemisferios de Magdeburgo. Guericke fue impulsado a hacer el vaco con el fin de refutar la suposicin de Aristteles que "la naturaleza aborrece el vaco". Poco despus de Guericke, el fsico y el qumicoRobert Boyleestudi y mejor los diseos de Guericke y en 1656, en coordinacin con el cientficoRobert Hooke, construy una bomba de aire. Con esta bomba, Boyle y Hooke observaron una correlacin entre la presin, temperatura y volumen. Con el tiempo, se formularon laley de Boyle, indicando que para un gas a temperatura constante, la presin y el volumen son inversamente proporcionales y otrasleyes de los gases.En 1679, con base en estos conceptos, un asociado de Boyle,Denis Papinconstruy undigestor de vapor, que era un recipiente cerrado con una tapa hermtica en el que el vapor confinado alcanzaba una alta presin, aumentando elpunto de ebulliciny acortando el tiempo de coccin de los alimentos.En 1697, basados en diseos de Papin, el ingenieroThomas Saveryconstruy el primermotor trmico, seguido porThomas Newcomenen 1712. Aunque estos primeros motores eran toscos y poco eficiente, atrajeron la atencin de los cientficos ms destacados de la poca.En1733,Bernoullius argumentos estadsticos, junto con lamecnicaclsica, para extraer resultados de lahidrodinmica, iniciando lamecnica estadstica.En 1781 los conceptos decapacidad calorficaycalor latente, fueron desarrollados por el profesorJoseph Blackde la Universidad de Glasgow, dondeJames Watttrabaj como fabricante de instrumentos. Watt consult con Black en las pruebas de lamquina de vapor, pero fue Watt quien concibi la idea del condensador externo, aumentando grandemente la eficiencia de la mquina de vapor.En 1783,Lavoisierpropone lateora del calrico.En1798Benjamin Thompson, conde de Rumford, demostr la conversin del trabajo mecnico encalor.

Sadi Carnot, considerado como el "padre de la termodinmica "Sobre la base de todo este trabajo previo,Sadi Carnot, el "padre de la termodinmica ", public en 1824Reflexiones sobre la energa motriz del fuego, un discurso sobre la eficiencia trmica, la energa, la energa motriz y el motor. El documento describe las relaciones bsicas energticas entre lamquina de Carnot, elciclo de Carnoty energa motriz, marcando el inicio de la termodinmica como ciencia moderna.El primer libro de texto sobre termodinmica fue escrito en 1859 porWilliam Rankine, quien originalmente se form como un fsico y profesor de ingeniera civil y mecnica en la Universidad de Glasgow. La primera y segunda leyes de la termodinmica surgieron simultneamente en la dcada de 1850, principalmente por la obras deGermain Henri Hess, William Rankine,Rudolf Clausius,James Prescott JouleyWilliam Thomson(Lord Kelvin).Los fundamentos de la termodinmica estadstica se establecieron por los fsicos comoJames Clerk Maxwell,Ludwig Boltzmann,Max Planck,Rudolf Clausius,Johannes van der Waalsy J. Willard Gibbs.Desde 1873 hasta el 76, el fsico matemtico estadounidenseJosiah Willard Gibbspublic una serie de tres artculos, siendo la ms famosaSobre el equilibrio de las sustancias heterogneas. Gibbs demostr cmo los procesos termodinmicos, incluyendo reacciones qumicas, se podrananalizar grficamente. Mediante el estudio de la energa, la entropa, volumen, potencial qumico, la temperatura y la presin del sistema termodinmico, se puede determinar si un proceso se producen espontneamente. La termodinmica qumica y lafisicoqumicafueron desarrolladas adems porWalther Nernst,Pierre Duhem,Gilbert N. Lewis,Jacobus Henricus van 't Hoff, yThophile de Donder, entre otros, aplicando los mtodos matemticos de Gibbs.Tambin fueron de importancia para la termodinmica los desarrollos entermometraymanometra.Leyes de la termodinmica[editar]Principio cero de la termodinmica[editar]Artculo principal:Principio cero de la termodinmicaEsteprincipioo ley cero, establece que existe una determinada propiedad denominadatemperatura emprica, que es comn para todos los estados deequilibrio termodinmicoque se encuentren en equilibrio mutuo con uno dado.En palabras llanas: Si pones en contacto un objeto fro con otro caliente, ambos evolucionan hasta que sus temperaturas se igualan.Tiene una gran importancia experimental pues permite construir instrumentos que midan la temperatura de un sistema pero no resulta tan importante en el marco terico de la termodinmica.Elequilibrio termodinmicode un sistema se define como la condicin del mismo en el cual las variables empricas usadas para definir o dar a conocer un estado del sistema (presin, volumen, campo elctrico, polarizacin, magnetizacin, tensin lineal, tensin superficial, coordenadas en el plano x, y) no son dependientes del tiempo. El tiempo es un parmetro cintico, asociado a nivel microscpico; el cual a su vez est dentro de la fsico qumica y no es parmetro debido a que a la termodinmica solo le interesa trabajar con un tiempo inicial y otro final. A dichas variables empricas (experimentales) de un sistema se las conoce comocoordenadas trmicas y dinmicasdel sistema.Este principio fundamental, an siendo ampliamente aceptado, no fue formulado formalmente hasta despus de haberse enunciado las otras tres leyes. De ah que recibiese el nombre de principio cero.Primera ley de la termodinmica[editar]Artculo principal:Primera ley de la termodinmicaTambin conocida comoprincipiodeconservacin de la energapara la termodinmica, establece que si se realiza trabajo sobre un sistema o bien ste intercambia calor con otro, laenerga internadel sistema cambiar.En palabras llanas: "La energa no se crea ni se destruye: solo se transforma".Visto de otra forma, esta ley permite definir el calor como la energa necesaria que debe intercambiar el sistema para compensar las diferencias entretrabajoy energa interna. Fue propuesta porNicolas Lonard Sadi Carnoten1824, en su obraReflexiones sobre la potencia motriz del fuego y sobre las mquinas adecuadas para desarrollar esta potencia, en la que expuso los dos primeros principios de la termodinmica. Esta obra fue incomprendida por los cientficos de su poca, y ms tarde fue utilizada porRudolf ClausiusyLord Kelvinpara formular, de una manera matemtica, las bases de la termodinmica.La ecuacin general de la conservacin de la energa es la siguiente:

Que aplicada a la termodinmica teniendo en cuenta elcriterio de signos termodinmico, queda de la forma:

Donde U es la energa interna del sistema (aislado), Q es la cantidad de calor aportado al sistema y W es el trabajo realizado por el sistema.Esta ltima expresin es igual de frecuente encontrarla en la formaU = Q + W. Ambas expresiones, aparentemente contradictorias, son correctas y su diferencia est en que se aplique el convenio de signos IUPAC o el Tradicional (vasecriterio de signos termodinmico).

ilustracin de la segunda ley mediante una mquina trmicaSegunda ley de la termodinmica[editar]Artculo principal:Segunda ley de la termodinmicaEsta ley marca la direccin en la que deben llevarse a cabo losprocesos termodinmicosy, por lo tanto, la imposibilidad de que ocurran en el sentido contrario (por ejemplo, que una mancha de tinta dispersada en el agua pueda volver a concentrarse en un pequeo volumen). Tambin establece, en algunos casos, la imposibilidad de convertir completamente toda la energa de un tipo en otro sin prdidas. De esta forma, la segunda ley impone restricciones para las transferencias de energa que hipotticamente pudieran llevarse a cabo teniendo en cuenta slo el primer principio. Esta ley apoya todo su contenido aceptando la existencia de una magnitud fsica llamadaentropa, de tal manera que, para un sistema aislado (que no intercambia materia ni energa con su entorno), la variacin de la entropa siempre debe ser mayor que cero.Debido a esta ley tambin se tiene que el flujo espontneo de calor siempre es unidireccional, desde los cuerpos de mayor temperatura hacia los de menor temperatura, hasta lograr un equilibrio trmico.La aplicacin ms conocida es la de las mquinas trmicas, que obtienen trabajo mecnico mediante aporte de calor de una fuente o foco caliente, para ceder parte de este calor a la fuente o foco o sumidero fro. La diferencia entre los dos calores tiene su equivalente en el trabajo mecnico obtenido.Existen numerosos enunciados equivalentes para definir este principio, destacndose el de Clausius y el de Kelvin.Enunciado de Clausius[editar]

Diagrama delciclo de Carnoten funcin de lapresiny elvolumen.En palabras de Sears es: No es posible ningn proceso cuyo nico resultado sea la extraccin de calor de un recipiente a una cierta temperatura y la absorcin de una cantidad igual de calor por un recipiente a temperatura ms elevada.Enunciado de KelvinPlanck[editar]Es imposible construir una mquina trmica que, operando en unciclo, no produzca otro efecto que la absorcin de energa desde un depsito, con la realizacin de una cantidad igual de trabajo.Otra interpretacin[editar]Es imposible construir una mquina trmica cclica que transforme calor en trabajo sin aumentar la energa termodinmica del ambiente. Debido a esto podemos concluir, que el rendimiento energtico de una mquina trmica cclica que convierte calor en trabajo, siempre ser menor a la unidad, y sta estar ms prxima a la unidad, cuanto mayor sea el rendimiento energtico de la misma. Es decir, cuanto mayor sea el rendimiento energtico de una mquina trmica, menor ser el impacto en el ambiente, y viceversa.Tercera ley de la termodinmica[editar]Artculo principal:Tercera ley de la termodinmicaAlgunas fuentes se refieren incorrectamente al postulado de Nernst como "la tercera de las leyes de la termodinmica". Es importante reconocer que no es una nocin exigida por la termodinmica clsica por lo que resulta inapropiado tratarlo de ley, siendo incluso inconsistente con la mecnica estadstica clsica y necesitando el establecimiento previo de la estadstica cuntica para ser valorado adecuadamente. La mayor parte de la termodinmica no requiere la utilizacin de este postulado.15El postulado de Nernst, llamado as por ser propuesto porWalther Nernst, afirma que es imposible alcanzar una temperatura igual alcero absolutomediante un nmero finito de procesos fsicos. Puede formularse tambin como que a medida que un sistema dado se aproxima al cero absoluto, su entropa tiende a un valor constante especfico. La entropa de los slidos cristalinos puros puede considerarse cero bajo temperaturas iguales al cero absoluto.Es importante remarcar que los principios o leyes de la termodinmica son vlidas siempre para los sistemas macroscpicos, pero inaplicables a nivel microscpico. La idea deldemonio de Maxwellayuda a comprender los lmites de la segunda ley de la termodinmica jugando con las propiedades microscpicas de las partculas que componen un gas.Sistema[editar]Artculo principal:Sistema termodinmicoSe puede definir unsistemacomo un conjunto de materia, que est limitado por una superficie, que le pone el observador, real o imaginaria. Si en el sistema no entra ni sale materia, se dice que se trata de unsistema cerrado, osistema aisladosi no hay intercambio de materia y energa, dependiendo del caso. En la naturaleza, encontrar un sistema estrictamente aislado es, por lo que sabemos, imposible, pero podemos hacer aproximaciones. Un sistema del que sale y/o entra materia, recibe el nombre deabierto. Ponemos unos ejemplos: Un sistema abierto: se da cuando existe un intercambio de masa y de energa con los alrededores; es por ejemplo, un coche. Le echamos combustible y l desprende diferentes gases y calor. Un sistema cerrado: se da cuando no existe un intercambio de masa con el medio circundante, slo se puede dar un intercambio de energa; un reloj de cuerda, no introducimos ni sacamos materia de l. Solo precisa un aporte de energa que emplea para medir el tiempo. Un sistema aislado: se da cuando no existe el intercambio ni de masa y energa con los alrededores;Cmo encontrarlo si no podemos interactuar con l?Sin embargo un termo lleno de comida caliente es una aproximacin, ya que el envase no permite el intercambio de materia e intenta impedir que la energa (calor) salga de l. El universo es un sistema aislado, ya que la variacin de energa es ceroMedio externo[editar]Se llamamedio externooambientea todo aquello que no est en el sistema pero que puede influir en l. Por ejemplo, consideremos una taza con agua, que est siendo calentada por un mechero. Consideremos un sistema formado por la taza y el agua, entonces el medio est formado por el mechero, el aire, etc.Equilibrio trmico[editar]Artculo principal:Equilibrio trmicoToda sustancia por encima de los 0 kelvin (-273,15C) emite calor. Si dos sustancias en contacto se encuentran a diferente temperatura, una de ellas emitir ms calor y calentar a la ms fra. El equilibrio trmico se alcanza cuando ambas emiten, y recibenla misma cantidad de calor, lo que iguala su temperatura. Nota: estrictamente sera la misma cantidad de calor por gramo, ya que una mayor cantidad de sustancia emite ms calor a la misma temperatura.Variables termodinmicas[editar]Las variables que tienen relacin con el estado interno de un sistema, se llamanvariables termodinmicasocoordenadas termodinmicas, y entre ellas las ms importantes en el estudio de la termodinmica son: lamasa elvolumen ladensidad lapresin latemperaturaEn termodinmica es muy importante estudiar sus propiedades, las cules podemos dividirlas en dos: propiedades intensivas: son aquellas que no dependen de la cantidad de sustancia o del tamao de un sistema, por lo que su valor permanece inalterado al subdividir el sistema inicial en varios subsistemas, por este motivo no son propiedades aditivas. propiedades extensivas: son las que dependen de la cantidad de sustancia del sistema, y son recprocamente equivalentes a las intensivas. Una propiedad extensiva depende por tanto del tamao del sistema. Una propiedad extensiva tiene la propiedad de ser aditiva en el sentido de que si se divide el sistema en dos o ms partes, el valor de la magnitud extensiva para el sistema completo es la suma de los valores de dicha magnitud para cada una de las partes.Algunos ejemplos de propiedades extensivas son la masa, el volumen, el peso, cantidad de sustancia, energa, entropa, entalpa, etc. En general el cociente entre dos magnitudes extensivas nos da una magnitud intensiva, por ejemplo la divisin entre masa y volumen nos da la densidad.Estado de un sistema[editar]Un sistema que puede describirse en funcin de coordenadas termodinmicas se llama sistema termodinmico y la situacin en la que se encuentra definido por dichas coordenadas se llama estado del sistema.Equilibrio trmico[editar]Un estado en el cual dos coordenadas termodinmicas independientes X y Y permanecen constantes mientras no se modifican las condiciones externas se dice que se encuentra en equilibrio trmico. Si dos sistemas se encuentran en equilibrio trmico se dice que tienen la mismatemperatura. Entonces se puede definir la temperatura como una propiedad que permite determinar si un sistema se encuentra o no en equilibrio trmico con otro sistema.El equilibrio trmico se presenta cuando dos cuerpos con temperaturas diferentes se ponen en contacto, y el que tiene mayor temperatura cede energa trmica en forma de calor al que tiene ms baja, hasta que ambos alcanzan la misma temperatura.Algunas definiciones tiles en termodinmica son las siguientes.Foco trmico[editar]Unfoco trmicoes un sistema que puede entregar y/o recibircalor, pero sin cambiar sutemperatura.Contacto trmico[editar]Se dice que dos sistemas estn en contacto trmico cuando puede haber transferencia de calor de un sistema a otro.Procesos termodinmicos[editar]Artculo principal:Proceso termodinmicoSe dice que un sistema pasa por un proceso termodinmico, o transformacin termodinmica, cuando al menos una de las coordenadas termodinmicas no cambia. Los procesos ms importantes son: Procesos isotrmicos: son procesos en los que la temperatura no cambia. Procesos isobricos: son procesos en los cuales la presin no vara. Procesos iscoros: son procesos en los que el volumen permanece constante. Procesos adiabticos: son procesos en los que no hay transferencia de calor alguna. Procesos diatrmicos: son procesos que dejan pasar el calor fcilmente. Procesos isoentrpicos: procesos adiabticos y reversibles. Procesos en los que la entropa no vara.Por ejemplo, dentro de un termo donde se colocan agua caliente y cubos de hielo, ocurre unproceso adiabtico, ya que el agua caliente se empezar a enfriar debido al hielo, y al mismo tiempo el hielo se empezar a derretir hasta que ambos estn en equilibrio trmico, sin embargo no hubo transferencia de calor del exterior del termo al interior por lo que se trata de un proceso adiabtico.Rendimiento termodinmico o eficiencia[editar]Artculo principal:Rendimiento trmicoUn concepto importante en la ingeniera trmica es el derendimiento. El rendimiento de unamquina trmicase define como:

donde, dependiendo del tipo de mquina trmica, estas energas sern el calor o el trabajo que se transfieran en determinados subsistemas de la mquina.Teorema de Carnot[editar]Artculo principal:Ciclo de CarnotNicolas Lonard Sadi Carnoten1824demostr que el rendimiento de alguna mquina trmica que tuviese la mxima eficiencia posible (a las que en la actualidad se denotan con su nombre) y que operase entre dostermostatos(focoscon temperatura constante), dependera slo de las temperaturas de dichos focos. Por ejemplo, el rendimiento para unmotor trmicode Carnot viene dado por:

dondeyson las temperaturas del termostato caliente y del termostato fro, respectivamente, medidas enKelvin.Este rendimiento mximo es el correspondiente al de una mquina trmica reversible, la cual es slo una idealizacin, por lo que cualquier mquina trmica construida tendr un rendimiento menor que el de una mquina reversible operando entre los mismos focos.Entalpa(delgriego [enthlp], agregar calor; formado por [en], en y [thlp], calentar) es una magnitudtermodinmica, simbolizada con la letraHmayscula, cuya variacin expresa una medida de la cantidad deenergaabsorbida o cedida por unsistema termodinmico, es decir, la cantidad de energa que un sistema intercambia con su entorno.

Entermodinmica, laentropa(simbolizada comoS) es unamagnitud fsicaque, mediante clculo, permite determinar la parte de laenergaque no puede utilizarse para producirtrabajo

Larefrigeracines un proceso que consiste en bajar o mantener el nivel de calor de un cuerpo o un espacio. Considerando que realmente el fro no existe y que debe hablarse de mayor o menor cantidad de calor o de mayor o menor nivel trmico (nivel que se mide con la temperatura), refrigerar es unproceso termodinmicoen el que se extrae calor del objeto considerado (reduciendo su nivel trmico), y se lleva a otro lugar capaz de admitir esa energa trmica sin problemas o con muy pocos problemas.Tipos de ciclos[editar]El modo ms utilizado para el enfriamiento artificial de espacios cerrados, se consigue mediante los mtodosde compresinyde absorcin. El mtodo por compresin es el ms utilizado, puesto que el mtodo por absorcin solo se suele utilizar cuando hay una fuente de calor residual o barata, como en latrigeneracin.Ciclo ideal de refrigeracin por compresin[editar]En este ciclo de refrigeracin el refrigerante se evapora y se condensa, comprimindolo, alternativamente para luego volver a la fase de vapor. Est compuesto por 4 procesos: Compresinisentrpica en un compresor. Disipacin de calor a presin constante en un condensador. Estrangulamiento en undispositivo de expansiny consiguiente evaporacin. Absorcin de calor a presin constante en un evaporador.De acuerdo a los procesos anteriores, elrefrigeranteentra al compresor en el estado 1 como vapor saturado y se comprime isentrpicamente hasta la presin delcondensador. La temperatura del refrigerante aumenta durante el proceso de compresin isentrpica, hasta un valor muy superior al de la temperatura del medio circundante. Despus el refrigerante entra en el condensador como vapor sobrecalentado en el estado 2 y sale como lquido saturado en el estado 3, como resultado de la disipacin de calor hacia el entorno. El refrigerante, como lquido saturado en el estado 3, se dilata hasta lapresindel evaporador al pasar por una vlvula de expansin o por un tubo capilar. La temperatura del refrigerante desciende por debajo de la temperatura del espacio refrigerado durante este proceso. El refrigerante entra en el evaporador en el estado 4 como vapor hmedo de baja calidad y se evapora por completo absorbiendo calor del espacio refrigerado. El refrigerante sale del evaporador como vapor saturado y vuelve a entrar al compresor completando el ciclo.3Ciclo real de refrigeracin por compresin de vapor[editar]Artculo principal:Refrigeracin por compresinDifiere de uno ideal debido a situaciones irreversibles que ocurren en varios componentes. Dos fuentes comunes deirreversibilidadson la friccin del fluido y la transferencia de calor hacia o desde los alrededores. El proceso de compresin real incluye efectos defriccin, los cuales incrementan laentropay la transferencia de calor lo cual puede aumentar o disminuir la entropa dependiendo de la reaccin.Sistemas de refrigeracin en cascada[editar]Un ciclo de refrigeracin en cascada consiste en efectuar el proceso de refrigeracin por etapas, es decir, dos o ms ciclos de refrigeracin que operan en serie. En unciclode refrigeracin de dos etapas, los ciclos se conectan por medio de un intercambiador de calor en medio, el cual sirve como evaporador para el ciclo superior y como condensador en el ciclo inferior. Suponiendo que el intercambiador de calor est bien aislado y que las energas cinticas y potenciales son despreciables, la transferencia de calor del fluido en el ciclo inferior debe ser igual a la transferencia de calor del fluido en el ciclo superior. En el sistema de cascada los refrigerantes en ambos ciclos se suponen iguales.4a agua vai com muito vaporSistemas de refrigeracin por compresin de mltiples etapas[editar]Cuando el fluido utilizado por todo el sistema de refrigeracin en cascada es el mismo, el intercambiador de calor se puede sustituir por una cmara de mezclado puesto que tiene las mejores caractersticas de transferencia de calor. A dichos sistemas se les denomina sistemas de refrigeracin por compresin de mltiples etapas. El proceso de compresin en este sistema es similar a unacompresinde dos etapas, entonces el trabajo del compresor disminuye.Sistemas de refrigeracin de usos mltiples con un solo compresor[editar]Algunas aplicaciones requieres refrigeracin a ms de una temperatura. Esto puede lograse con una vlvula de estrangulamiento independiente y un compresor por separado para cadaevaporadorque opere a temperaturas diferentes, sin embargo un modelo ms prctico es enviar todos lo flujos de salida de los evaporadores a un solo compresor y dejar que este maneje el proceso de compresin para el sistema completo.Sistemas de refrigeracin por absorcin[editar]Artculo principal:Refrigeracin por absorcinOtra forma de refrigeracin cuando se tiene una fuente de energa trmica barata a unas temperaturas entre 80 y 200C es larefrigeracin por absorcin. El principio de funcionamiento es semejante al ciclo de compresin: el refrigerante absorbe calor al evaporarse y despues se condensa para recomenzar el ciclo, pero la diferencia estriba en que en vez de un compresor, como su nombre indica, en estos sistemas se refrigeracin el ciclo se cierra mediante la absorcin del refrigerante por un medio de transporte (o absorbente) y posterior separacin de la disolucin por medio del calor para recomenzar el ciclo. Los ciclos de refrigeracin por absorcin frecuentes son: amoniaco-agua, donde elamoniaco(NH3) sirve como refrigerante y elagua(H2O) es el absorbente.5 agua-bromuro de litio, donde el agua (H2O) sirve como refrigerante y elbromuro de litio(LiBr) como absorbente, siendo este sistema el que mejores rendimientos tiene, aunque tiene el inconveniente de que no puede funcionar a menos de 0C (temperatura de congelacin del agua, el refrigerante), lo que no obsta para los sistemas de refrigeracin de espacios habitados

Un compresor frigorfico es el centro del ciclo de refrigeracin. Funciona como una bomba para controlar la circulacin del gas refrigerante, y agrega presin al mismo, calentndolo. El compresor tambin seala el rea del vapor delevaporadorpara mantener una presin y temperatura ms baja antes de enviarlo al condensador.

El ciclo de refrigeracinUna comprensin profunda de la funcin de un compresor frigorfico no puede existir sin un debate del ciclo de refrigeracin, que esencialmente consiste en la transformacin de un lquido a gas y viceversa. (Si no ests interesado en los detalles, omite este paso.) Existen cinco pasos principales en un circuito de refrigeracin: evaporacin, condensacin, compresin, expansin y recepcin. 1) La evaporacin: el lquido refrigerante entra en elevaporador. ste absorbe el calor cuando se evapora, lo que produce el enfriamiento. El refrigerante delevaporadoralimenta a un tanque como un dbil o saturado gas sobrecalentado. La presin del tanque se eleva hasta que se iguala a la presin delevaporador. Se detiene el flujo del refrigerante y la temperatura, tanto en el tanque como en elevaporador, elevndose a la temperatura ambiente. 2) La compresin: para mantener las presiones y temperaturas mas bajas, se necesita un compresor para eliminar el vapor. Debido a que el circuito de refrigeracin esta cerrado, se mantiene el equilibrio. Esto significa que si el compresor de vapor elimina rpidamente lo que se forma, la presin caer con ella a la temperatura en elevaporador. Alternativamente, si la carga sobre el aumento delevaporadory el refrigerante se evapora rpidamente, la temperatura y la presin el elevador se elevara. La energa que requiere un compresor se llama entrada de compresin y se transfiere al vapor de la refrigeracin. 3) La condensacin: despus de dejar el compresor, se mueve el refrigerante al condensador, que emite el calor que transfiere al aire o agua que tiene una temperatura ms baja. La cantidad de calor emitido es el calor absorbido por el refrigerante en elevaporador, ms el calor creado por la entrada de compresin. El subproducto de esto son los cambios de vapor a lquido, que luego se envan al receptor. 4) Recepcin: La presin en el receptor es mayor que la presin en elevaporadordebido a la compresin, y por lo tanto debe reducirse para que coincida con la presin de evaporacin. Esto se logra mediante el uso de una vlvula de expansin. 5) Expansin: Antes de que el lquido entre en la vlvula de expansin, la temperatura estar justo bajo el punto de ebullicin. De pronto se reduce la presin en la vlvula de expansin y hace que el lquido a ebullicin se evapore. Esta evaporacin se lleva a cabo en elevaporadory el circuito esta completo. Existen muchas temperaturas diferentes involucradas en la operacin de una planta de refrigeracin, pero en principio slo hay dos presiones: la presin de evaporacin y la presin de condensacin.TiposLos principales tipos de compresores de refrigeracin son alternativos, de tornillo, de desplazamiento y centrfuga. Son utilizados en las aplicaciones de refrigeracin, bombas de calor, aire acondicionado, enactividadestales como procesamiento de alimentos, pistas de hielo, estadios y fabricacin de productos farmacuticos.Compresores de tornillo rotativoLos compresores rotativos de tornillo tienen husillos que comprimen el gas a medida que entra en elevaporador. El compresor de tornillo cuenta con un funcionamiento suave yrequisitosmnimos de mantenimiento, ya que generalmente estos compresores slo necesitan cambios en el aceite, el filtro de aceite y el separador de aire/aceite. Basados en microprocesadores, los controladores tambin estn disponibles para compresores rotativos normales que permiten la rotacin al permanecer cargado 100 por ciento del tiempo. Hay dos tipos de compresores de tornillo rotativo: individuales y dobles.Compresores alternativosUn compresor alternativo utiliza un mecanismo de pistn accionado por descargas con resorte de carga y pasadores para elevar la placa de la vlvula de succin de su asiento, permitiendo que la unidad pueda ser utilizada en cualquier relacin de presiones. Esta accin es similar a un motor de combustin interna en un coche. Este tipo de compresor es eficiente a tiempo completo y carga parcial de trabajo. Otras ventajas incluyen controles simples y la capacidad de controlar la velocidad mediante el uso de correas de transmisin. El compresor de pistn se utiliza en aplicaciones de baja potencia.Los compresores de desplazamientoLos compresores de desplazamiento funcionan moviendo un elemento en espiral dentro de otra espiral estacionaria para producir bolsas de gas que a medida que se hacen ms pequeas, aumentan la presin del gas. Durante la compresin, varios bolsillos se comprimen a la vez. Al mantener un nmero par de bolsas de gas equilibradas en lados opuestos, la compresin fuerza dentro el equilibrio de desplazamiento y reduce la vibracin en el interior del compresor. Este tipo de compresor utiliza el diseo de desplazamiento en lugar de un cilindro fijo o un mecanismo de compresin del pistn o de una sola cara, eliminando el espacio desperdiciado en la cmara de compresin y la necesidad de comprimir el gas otra vez durante el ciclo (recomprensin). Esto reduce el consumo de energa.Los compresores centrfugosLos compresores centrfugos comprimen el gas refrigerante a travs de la fuerza centrfuga creada por los rotores que giran a alta velocidad. Esta energa se enva a un difusor, que convierte una porcin de l en aumento de la presin. Esto se hace mediante la ampliacin de la regin del volumen de flujo para desacelerar la velocidad de flujo del fluido energtico. Los difusores pueden utilizar superficies de sustentacin, tambin conocidos como paletas, para mejorar este aspecto. Los compresores centrfugos son adecuados para la compresin de grandes volmenes de gas a presiones moderadas.