Relación entre la segunda ley de
la termodinámica con las maquinas térmicas.
El término
"termodinámica" viene de dos
palabras raíces:
"termo", que
significa calor, y "dinámica",
que significa
poder. Lo que significaría que son las leyes del
"poder del
calor".
Mientras que la cantidad permanece igual, la calidad de
la materia/energía se deteriora gradualmente
con el
tiempo.
La energía utilizable es inevitablemente
utilizada para la productividad, crecimiento y reparaciones. En el proceso, la energía utilizable es convertida en energía inutilizable.
Al realizar un trabajo mecánico
ocasiona una elevación de
temperatura, por lo que la energía mecánica se ha
transformado en calor con una eficiencia de 100%, pero
es imposible que la
energía calorífica se transforme en
energía mecánica con una eficiencia de
100%.
De acuerdo con la segunda ley de
la termodinámica, es
imposible construir una maquina térmica que transforme
en
trabajo todo el calor suministrado. Esta limitación de
las maquinas térmicas,
cuya eficiencia nunca podrá ser
del 100%.
En realidad, la eficiencia de las
maquinas térmicas es
bastante baja, pues en las máquinas de vapor va de un
20%
a un 35% máximo. Por definición: la eficiencia o
rendimiento de una maquina
térmica es la relación entre
el trabajo mecánico producido y la cantidad de
calor que
se le suministra. Matemáticamente se expresa:
Como el trabajo neto por la
maquina es igual a la
diferencia de calor que se le suministra (Q1) y el calor
que
no puede aprovecharse porque se disipa en la atmósfera
(Q2):
Por lo tanto la eficiencia de una
maquina térmica se
expresa:
También se puede calcular la
eficiencia de una maquina
al dividir la potencia útil o de salida de la maquina
entre
la potencia total o de entrada de la misma, es decir:
MAQUINAS TÉRMICAS.
Son sistemas que transforman
calor en trabajo por ejemplo,
la máquina de vapor, el motor de un coche, e incluso un
refrigerador, que es un máquina térmica funcionando en
sentido inverso.
Una máquina térmica transforma
energía térmica en trabajo
realizando un ciclo de
manera continuada. En ellas no hay
variación de
energía interna, ΔU=0 .
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