La Segunda Ley de

 

La Segunda Ley de La termodinámica La primera ley de la termodinámica indica que durante cualquier ciclo que un sistema experimenta, lo Cíclico integral del calor igualdeacalor lo cíclico integral Un del ciclo trabajo. Lacual primera ley, sin no calor colocaesrestricciones en la dirección deesflujo y el trabajo. en el uno dado Laembargo, cantidad de transferida del sistema y una cantidad de trabajo igual se hace adelante lo El sistema satisface la primera ley lo mismo que pozo como un ciclo en el cual los flujos de calor y el trabajo Es puesto al revés. Sin embargo, sabemos de nuestra experiencia experiencia que un ciclo propuesto que no hace Viole la primera ley no asegura que el ciclo realmente ocurrirá. Es ésta un poco experimental La prueba que condujo a la formulación de la segunda ley de termodinámica. Así, un ciclo ocurrirá sólo si ambos la primera parte y secundará leyes de termodinámica son Satisfecho. En su significado más amplio, la segunda ley admite ad mite que los procesos proceden adentro uno Cierta dirección pero no en dirección opuesta. Una taza de café caliente se enfría en virtud de El reembarque de calor para las afueras, pero el calor no fluirá de las afueras más frescas para lo La taza de café más caliente. La gasolina es utilizada como unas vueltas en coche arriba de una colina, pero el combustible en la gasolina El tanque no puede ser restaurado para su original ras con ras cuándo las costas del coche abajo de la colina. Algo semejante familiar Las observaciones como estos, y un montón de otros, son evidencia de la validez de la segunda ley de La termodinámica. En este capítulo consideramos la segunda ley para un sistema experimentando un ciclo, y adentro Los siguientes dos capítulos que prolongamos los principios para un sistema experimentando un cambio de estado y Luego para un volumen de control.

LOS MOTORES TÉRMICOS Y LOS REFRIGERADORES Considere el sistema y las afueras previamente citadas en el desarrollo de la primera parte La ley, como se muestra en Higo. 7.1. Deje el gas constituir el sistema y, como en nuestro debate de lo La primera ley, el alquiler este sistema experimenta un ciclo en el cual el trabajo es primero hecho en el sistema por lo La rueda de paletas como el peso es bajada. Luego deje el ciclo ser completado transfiriendo calor Para las afueras. Sabemos de nuestra experiencia que no podemos poner al revés este ciclo. Es decir, si nos trasladamos Caliéntese el gas, mostrado por la flecha la temperatura deldadas gas aumentará pero lo La rueda depara paletas no como cambiará de dirección y criarápunteada, el weight.With weight.Wi th las afueras (el envase, La rueda de paletas, y el peso), este sistema puede funcionar en un ciclo en el cual el calor El reembarque y el trabajo son ambos negativos, pero no puede funcionar en un ciclo en el cual ambos el calor El reembarque y el trabajo son positivos, si bien esto no violaría la primera ley. Considere otro ciclo, sabido de nuestra experiencia a ser imposible completar. Deje dos sistemas, uno en una alta temperatura y el otro en una baja temperatura, experimente

 

  Un proceso en el cual una cantidad de calor es transferido del sistema de alta temperatura El sistema de baja temperatura. Se sabe que este proceso puede tener lugar. También sabemos eso El proceso inverso, en el cual el calor es transferido del sistema de baja temperatura para lo El sistema de alta temperatura, no ocurre, y que es imposible completar el ciclo por ahí Caliente boleto de transbordo sólo. Esta imposibilidad es ilustrada en Higo. 7.2. Estos dos ejemplos nos conducen a una consideración del motor térmico y el refrigerador , Cuál es también llamada una bomba una bomba de calor. Con calor. Con el motor térmico podemos tener un sistema que Funciona en un ciclo y realiza trabajo positivo neto y reembarque positivo positivo neto de calor. Con lo La bomba de calor que podemos tener un sistema que opera en un ciclo y tiene se calienta transferido para ella de Un cuerpo de baja temperatura y calor transferido de eso para un cuerpo de alta temperatura, sin embargo El trabajo está obligado a hacer esto. Tres T res motores térmicos simples y dos refrigeradores simples serán Considerado. El primer motor térmico es shownin Fig. 7.3. Consta de un cilindro calzado con apropiado Los altos y un pistón. p istón. Deje el gas en el cilindro constituir el sistema. Inicialment Inicialmentee el pistón se detiene En los altos de más bajo, con un peso en la plataforma. Deje el sistema ahora experimentar un proceso adentro Cuál calor es transferido de algún cuerpo de temperatura temperatura alta para el gas, causándolo para expandirse Y el aumento el pistón para los altos superiores. En este punto el peso está removido. Ahora deje lo El sistema sea restaurado para su estado inicial transfiriendo calor del gas a una baja temperatura El cuerpo, así de complementario el ciclo. Desde que el peso estaba levantado durante el ciclo, es evidente Ese trabajo se hizo por el gas durante el ciclo. De la primera ley que concluimos que la red El reembarque de calor fue positivo e igual para el trabajo hecho durante el ciclo. Tal dispositivo es designado un motor térmico, térmico, y la sustancia para la cual y a quo se calienta Es transferido es designado la  sustancia en funciones o el fluido motor.  motor.  Un motor térmico puede estar definido Como un dispositivo que opera en un ciclo termodinámico y hace una cierta cantidad de positivo neto Penetre a fuerza de trabajo el reembarque de calor de un cuerpo de alta temperatura para un cuerpo de baja temperatura. A menudo el térmico de término es usado en un sentido más amplio para incluir todo lo que dispositivos quemotor producen Trabaje, ya sea a través de boleto de transbordo de calor o a través de la combustión, si bien el dispositivo no hace Funcione en un ciclo termodinámico. termodinámico. El motor de explosión y la turbina de gas son Los ejemplos de tales dispositivos, y llamándoles motores térmicos es un uso aceptable del término. La alta temperatura La baja temperatura Q Q FIGURE 7.2 Un ejemplo saliendo a la vista lo La imposibilidad de completar un ciclo por ahí trasladarse Caliéntese de un cuerpo de baja temperatura para uno El cuerpo de alta temperatura.

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DIVIDEN EN CAPÍTULOS SIETE LA SEGUNDA LEY DE TERMODINÁMICA

El gas El lenguaje de consulta QH La alta temperatura El cuerpo Lacuerpo baja temperatura El l

 

FIGURA 7.3 Uno simple El motor térmico.

En este capítulo, sin embargo, estamos preocupados con la forma más restringida de motor térmico, como Simplemente definido, uno que interviene quirúrgicamente un ciclo termodinámico. Una central térmica simple es un ejemplo de un motor térmico en este sentido restringido. Cada componente en esta planta puede ser analizado individualmente como un flujo estatal en novio, constante El proceso, pero como un todo puede ser considerado un motor térmico (el Higo. 7.4) en cuál agua (el vapor) Es el fluido motor. Una cantidad de calor, QH , es transferida de un cuerpo de alta temperatura, Cuál pueden ser los productos de combustión en un horno, un reactor, o una fluido secundaria que A su vez ha sido caliente en un reactor. En Higo. 7.4 que la turbina es mostrada esquemáticamente como conducir La bomba. Cuál es significativo, sin embargo, es el trabajo neto que se entregó durante el ciclo. La cantidad de lenguaje de consulta de calor es denegada para un cuerpo de baja temperatura, lo cual es usualmente el enfriamiento Llore en un condensador. Así, la central térmica simple es un motor térmico en lo restringido El sentido, pues tiene un fluido motor, para el cual y a quo se calienta es transferido, y cuál Hace una cierta cantidad de trabajo como experimente un ciclo. Otro ejemplo de un motor térmico es el dispositivo termoeléctrico de generación de poder que Es discutido en el Capítulo 1 y salido a la vista esquemáticamente esquemáticamente en Higo. 1.8b. 1 .8b. El calor es transferido Un cuerpo de alta temperatura para el empalme caliente caliente ((QH  QH ), ), y el calor son transferidos del frío El empalme para las afueras (el (el lenguaje de consulta). consulta). El trabajo se hace en forma de la energía eléctrica. Desde entonces  No hay fluido de funcionamiento, usualmente no pensamos acerca de este como un dispositivo que funciona en uno El ciclo. Sin embargo, si adoptamos un punto pu nto de vista microscópico, podríamos estimar un ciclo como lo La turbina La caldera El condensador QH El sistema de lenguaje de consulta El límite El poder Wnet •  •  • 

La bomba

FIGURA 7.4 Un calor El motor consistiendo en Los procesos estatales en novio.

241 El flujo de electrones. Además, al igual que con la central térmica, térmica, el estado en cada punto en lo

LOS MOTORES TÉRMICOS Y LOS REFRIGERADORES

El generador termoeléctrico de poder no cambia con el tiempo bajo las condiciones estatales en novio. Así, por medio de un motor térmico, podemos hacer un sistema funcionar en un ciclo y Tenga ambos el trabajo de la red y el reembarque de calor de la red positivo, cuál no pudimos hacer con El sistema y afueras de Higo. 7.1.  Notamos eso en en usar el símbolo símbolo QH y el lenguaje de consulta, consulta, hemos partido de nuestro signo La connotación para calor, porque pues un lenguaje de consulta del motor térmico es negativa cuando el fluido motor es Considerado como el sistema. En este capítulo, será ventajoso para usar el símbolo QH QH para  para Represente el reembarque de calor para o del cuerpo de alta temperatura y lenguaje de consulta  para representar lo El reembarque de calor para o del cuerpo de baja temperatura. La dirección del reembarque de calor será Evidente del contexto. En este punto, es apropiado para introducir el concepto de rendimiento rendimiento térmico de uno El motor térmico. En general, decimos que la eficiencia es la proporción de salida, la energía buscada, para El aporte, la energía que cuesta, pero la salida y el aporte ddeben eben estar claramente definidos. Con riesgo de El decires decir queeleso ende unlamotor la energía(indirectamente, buscó es elente, trabajo y lo La simplismo, energía quepodemos cuesta dinero calor fuentetérmico de altaque temperatura (indirectam el costo

 

Del combustible). El rendimiento térmico es definido como · la termal = W (la energía buscada) QH (la energía que cuesta) = QH_QL QH = 1 _ 1 _ QL QH (7.1) Los motores térmicos cambian grandemente en el tamaño y toman forma, de máquinas de vapor grandes, turbinas de gas, O los motores a chorro, para gasolina equipa con una máquina para autos y motores de diesel para camiones o autos, para mucho Los motores más pequeños para cortadoras de césped o los dispositivos manuales como cadena asierran o máquinas desbastadoras. Los valores típicos para el rendimiento térmico de motores verdaderos se tratan de % 35_50 para el poder grande Las plantas, el % 30_35 para motores de gasolina, y el % 30_40 para motores de diesel. El tipo más pequeño de utilidad Los motores pueden tener sólo acerca de eficiencia de 20 %, a causa de sus controles y carburación simple Y para el hecho que alguna escama de pérdidas diferentemente con tamaño y por eso representa uno más grande Fraccione para máquinas más pequeñas. El EJEMPLO 7.1 Unos productos del motor del automóvil 136 el caballo de potencia en la salida estafa con un rendimiento térmico de 30 %. El combustible que quema da 35 000 kJ/kg como la liberación de energía. Encuentre la tasa total de energía Rechazado para el ambiente y la tasa de consumo de combustible en kg s. La solución

De la definición de una eficiencia del motor térmico, Eq. 7.1, y la conversión de caballo de potencia de Mesa A.1 que tenemos W Ù = · eng Q H = 136 el caballo caballo de potencia • ~ 0.7355 / el caballo caballo de potencia potencia kW = 100 kW ÙQ  H=W Ù / · eng = 100/0.3 = 333 kW La ecuación de energía para el motor global cede ÙQ  L= ÙQ H_ ÙW = (1 _ 0.3) Q H = 233 kW De la liberación de energía en el ardor tenemos a Ù QH = m Ù qH , así Ù m Q H / qH = 333 kW 35 000 kJ/kg = 0.0095 kg s 242 DIVIDEN EN CAPÍTULOS SIETE LA SEGUNDA LEY DE TERMODINÁMICA Un motor real mostrado en Higo. Energía de 7.5 productos rechazados para el ambiente a través del radiador Enfriado por aire atmosférico como calor el reembarque del sistema eductor y el tubo de escape fluye De gases calientes. El filtro de la toma de aire El abanico El radiador  Atmosférico El aire El líquido de refrigeración El flujo  Agote El flujo El eje El poder FIGURA 7.5 el Boceto Por ejemplo 7.1. El segundo ciclo que capaz no

completáramos fue el único indicando la imposibilidad

 

De transferir calor directamente directamente de un cuerpo de baja temperatura temperatura a una alta temperatura temperatura El cuerpo. Esto puede, claro está, se haga con un refrigerador o una bomba de calor. Una compresión de vapor El ciclo del refrigerador, cuál fue introducido en el Capítulo 1 y salido a la vista en Higo. 1.7, son mostrados otra vez En Higo. 7.6. El fluido motor es el refrigerante, algo semejante como R-134a o amoníaco, que va A través de un ciclo termodinámico. El calor es transferido para el refrigerante en el evaporador, Dónde su presión y su temperatura son low.Work está hecho en el refrigerante en el compresor, co mpresor, Y el calor es transferido de eso en el condensador, donde su presión y su temperatura son El alto. La presión desciende como el refrigerante fluye a través de la válvula de estrangulación o el tubo capilar. Así, en un refrigerador o una bomba de calor, tenemos un dispositivo que maneja en un ciclo, que Requiere trabajo, y eso transfiere calor de un cuerpo de baja temperatura a una alta temperatura El cuerpo. El refrigerador termoeléctrico, termoeléctrico, whichwas discutido en el de Capítulo 1 y shownschematically En Higo. 1.8a, es otro ejemplo de un dispositivo que encuentra nuestra definición de un refrigerador. El aporte de trabajo para el e l refrigerador termoeléctrico termoeléctrico está en la forma de energía eléctrica, y El calor es transferido del espacio refrigerado para el empalme frío (el ( el lenguaje de consulta) consulta) y de lo caliente El empalme para las afueras (QH  ( QH )).. El condensador El evaporador QH  El lenguaje de consulta El trabajo La válvula de expansión o El tubo capilar El límite de sistema FIGURA 7.6 Uno simple El ciclo de refrigeración.

243 La "eficiencia" de un refrigerador es expresada en términos del coeficiente de actuación (El POLIZONTE), cuál POLIZONTE), cuál llamamos con el símbolo. Para un refrigerador el objetivo, eso consulta, el calor cedido del espacio refrigerado. La energía Es, la energía buscada, es lenguaje de consulta, W. Así, Ese cuesta es el trabajo, W.  Así, el POLIZONTE, ², 1 es ² = el lenguaje de consulta (la energía buscada) W (la energía que cuesta) = el lenguaje de consulta QH_QL =1 QH/QL _ QH/QL  _ 1 (7.2) Un refrigerador de toda la casa puede tener a un POLIZONTE de aproximadamente 2.5, considerando una unidad del congelador Estará más cercano para 1.0. El espacio de temperatura fría inferior o el espacio más alto de temperatura caliente lo hará Dé como resultado valores inferiores de POLIZONTE, como será visto en la Sección 7.6. Para una bomba de calor funcionando Sobre un rango moderado de temperatura, un valor de su POLIZONTE puede ser aproximadamente 4, con este valor Decrecer agudamente como las _ s de la bomba de calor manejando rango de temperatura es ensanchado. El EJEMPLO 7.2 El refrigerador en una cocina mostrada en Higo. 7.7 recibe potencia de entrada eléctrica de 150 W Para conducir el sistema, y eso deniega 400 W para el aire de cocina. Encuentre la tasa de energía asumida Fuera del espacio frío y el POLIZONTE del refrigerador. LOS MOTORES TÉRMICOS Y LOS REFRIGERADORES

QH = 400 W W = 150 W  

 

•

•

     

• • •

Tamb Dentro de refrigerador

 

El aire de cocina  El lenguaje de consulta QH W TL El árbitro FIGURA 7.7 el Boceto Por ejemplo 7.2. El 1It debería ser notable que una refrigeración o calor bombea ciclo puede ser usado con ya sea de dos objetivos. Puede ser utilizado como un refrigerador, en cuyo caso el objetivo primario es lenguaje de consulta, consulta, el calor cedido para

lo El refrigerante del espacio refrigerado. También puede ser utilizado como un sistema calentador (en cuyo caso es Usualmente llamado una bomba de calor ), ), el ser de objetivo QH , el calor cedido del refrigerante Para el cuerpo de alta temperatura, cuál es el espacio a ser caliente.  El lenguaje de consulta es transferido para el refrigerante De la tierra, el aire atmosférico, o el pozo lagrimea. El coeficiente de actuación para este caso, ² , es ² = QH (la energía buscada) W (la energía que cuesta) = QH QH_QL =1 1 QL/QH También entiende que para un ciclo dado, ²  _ ² = 1 Salvo indicación contraria, el término que el POLIZONTE siempre referirá para un refrigerador tan definido por Eq. 7.2.

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La solución

El refrigerador C.V.. Hágase cargo de un estado estable, tan no hay almacenamiento de energía. La información Siempre y cuando es Ù W = 150W, y el calor rechazado es Q H = 400 W. La ecuación de energía cede ÙQ  L= ÙQ H_W Ù = 400 _ 150 = 250W Ésta es también la tasa de reembarque de energía en el espacio frío de la cocina más caliente debido a El reembarque de calor y el cambio de frío airean adentro con aire caliente cuando usted abre la puerta. De la definición del coeficiente de actuación, Eq. 7.2, ² REFRIG

ÙQ  L

W = 250 150 = 1.67 Antes de que indiquemos la segunda ley, el concepto de un depósito termal debería ser introducido. Un depósito termal es un cuerpo para el cual y a quo se calienta puede ser transferido Indefinidamente Indefinidam ente sin cambio en la temperatura del depósito. Así, un depósito termal Siempre permanece en la constante temperatura. El océano y la atmósfera acometen esta definición Muy de cerca. Frecuentemente, será útil para llamar un depósito de alta temperatura Y un depósito de baja temperatura. Algunas veces un depósito del cual el calor es cedido es  fregadero. Designados una fuente una fuente,, y un depósito para el cual el calor es cedido son designados como como fregadero.

7.2 LA SEGUNDA LEY DE TERMODINÁMICA Con base en la materia considerada en la sección previa, somos ahora en condición de indicar La segunda ley de termodinámica. Hay dos declaraciones clásicas de la segunda ley, Conocido como la declaración Kelvin Planck y la declaración Clausius. Planck: Es imposible construir un dispositivo que operará  La declaración Kelvin Planck: Es En un ciclo y producto ningún efecto aparte de la crianza de un peso y el cambio

 

De calor con un depósito solo. Vea Higo. 7.8. Esta declaración se relaciona con nuestro debate del motor térmico. En efecto, indica que eso Es imposible construir un motor térmico que opera en un ciclo, recibe una cantidad dada de Caliéntese de un cuerpo de alta temperatura, y hace una cantidad de trabajo igual. La única alternativa Es que algún calor debe ser transferido del fluido motor en una temperatura inferior para uno QH TH W Imposible

Lo Planck. FIGURA 7.8Kelvin La declaración

245 El cuerpo de baja temperatura. temperatura. Así, el trabajo puede hacerse por el reembarque de calor sólo si hay Dos niveles de temperatura, y el calor son transferidos del cuerpo de alta temperatura para el calor El motor y también del calor equipa con una máquina para el cuerpo de baja temperatura. Esto significa que es Imposible para construir un motor térmico que tiene un rendimiento térmico de 100 %. Clausius: Es imposible construir un dispositivo que opera en un ciclo  La declaración Clausius: Es Y los productos ningún efecto aparte del reembarque de calor de un cuerpo más fresco para uno más caliente El cuerpo. Vea Higo. 7.9. Esta declaración está relacionada con el refrigerador o la bomba de calor. En efecto, indica que eso Es imposible construir un refrigerador que opera sin un aporte de trabajo. Esto también Significa que el POLIZONTE está todo el tiempo menos del infinito. Tres observaciones deberían estar hechas acerca de estas dos declaraciones. La primera observación LA SEGUNDA LEY DE TERMODINÁMICA

Es que ambos son declaraciones Es, claro imposible probar estaa negativa Las declaraciones. Sin embargo, negativas. podemos decir ese laestá, segunda ley depara termodinámica termodinámic (guste cada otro El ley de la naturaleza) los descansos en la prueba experimental. Cada experimento pertinente que ha sido Transmitido, cualquier directamente o indirectamente, verifica la segunda ley, y ningún experimento tiene alguna vez Sido transmitido que contradice la segunda ley. La base de la segunda ley está por consiguiente La prueba experimental. Una segunda observación es que estas dos declaraciones de la segunda ley son equivalentes. Dos declaraciones son equivalentes si la verdad de cualquier declaración insinúa insinúa la verdad del otro O si la violación de cualquier declaración insinúa la violación del otro. Que una violación de La declaración Clausius insinúa una violación de la declaración Kelvin Planck puede ser demostrada. El dispositivo en la izquierda en Higo. 7.10 es un refrigerador que no requiere trabaja y así viola La declaración Clausius. Deje un lenguaje de consulta de cantidad de calor ser transferido de la baja temperatura El depósito para este refrigerador, y el alquiler el lenguaje de consulta de cantidad de calor misma sean transferidos para el hightemperature hightemperature El depósito. Deje una cantidad de calor QH que es mayor que el lenguaje de consulta sea transferida El depósito de alta temperatura para el motor térmico, y el alquiler el motor deniegan la cantidad de Caliente lenguaje de consulta como haga una cantidad de trabajo, W , eso iguala _ iguala  _ llenguaje enguaje de consulta QH.  QH.   Porque no hay produzca calor Trasládese para el depósito de baja temperatura, el depósito de baja temperatura, temperatura, junto con el calor El motor y el refrigerador, pueden ser considerados conjuntamente como un dispositivo que opera en un ciclo Y los productos ningún efecto aparte de la crianza de un peso (el trabajo) y el cambio de calor Con un depósito solo. Así, una violación de la declaración Clausius insinúa una violación violación de lo La declaración Kelvin Planck. La equivalencia completa de estas dos declaraciones es establecida Cuando es también mostrada que una violación de la declaración Kelvin Planck insinúa una violación de La declaración Clausius. Esto es dejado como un ejercicio para el estudiante. QH TH Imposible  El lenguaje de consulta FIGURA 7.9 El TL La declaración Clausius.

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El depósito de alta temperatura El depósito de baja temperatura El lenguaje de consulta QH El lenguaje de consulta de lenguaje de consulta W=0 W=QH_QL El límite de sistema

FIGURA 7.10 La comprobación de lo La equivalencia de lo dos Lasley. declaraciones del segundo La

La tercera observación es esa frecuentemente la segunda ley de termodinámica termodinámica ha sido Indicado como la imposibilidad de construir una máquina de movimiento perpetuo de la segunda clase. Una máquina de movimiento perpetuo de la primera clase crearía trabajo de nada o crearía La masa o la energía, así de violatorio la primera ley. Una máquina de movimiento perpetuo de la segunda clase Extraería se calienta de una fuente y luego convierte este calor completamente en otras formas de La energía, así de violatorio la segunda ley. Una U na máquina de movimiento perpetuo de la tercera clase lo haría  No tenga fricción, fricción, y así correría correría indefinidamente indefinidamente pero no produciría produciría trabajo. Un motor térmico que violó la segunda ley podría ser convertido en un movimiento continuo La máquina de la segunda clase tomando los siguientes pasos. Considere Higo. 7.11, que podría Ser la central eléctrica de un barco. Un lenguaje de consulta de cantidad de calor es transferido del océano  para uno El cuerpo de alta temperatura por medio de una bomba de calor. El trabajo requerido es W  , , y el calor Cedido para el cuerpo de alta temperatura está QH. QH. Deje  Deje la misma cantidad de calor ser transferido Para un motor térmico que viola la declaración Kelvin Planck de la segunda ley y hace uno W=QH. De La cantidad de trabajo W=QH.  De este trabajo, un  _ lenguaje de consulta de cantidad QH está obligado a conducir el calor La bomba, dejándole el trabajo neto (= ( = el lenguaje de consulta Wnet ) disponible a conducir el barco. Así, tenemos uno La máquina de movimiento perpetuo en el thatwork de sentido se hace utilizando fuentes libremente disponibles De energía como el océano o la atmósfera.

EL PROCESO REVERSIBLE La pregunta eso ora lógicamente puede ser planteado es esto: Si es imposible tener un motor térmico ¿De eficiencia de 100 %, qué es la máxima eficiencia que uno puede tener? El primer paso en lo Responda a esta pregunta es definir un proceso ideal, lo cual es ddesignado esignado un proceso un proceso reversible reversible.. Un proceso reversible para un sistema es definido como un proceso que, una vez habiendo tomado lugar, Puede ser puesto al revés y en así no haciéndole a permiso de ausencia cambia en ya sea el sistema o las afueras. Ilustremos Ilustrem os el significado de esta definición para un gas contenido en un cilindro Eso es calzado con un pistón. Considere primer Higo. 7.12, en el cual un gas, cuál definimos como lo El sistema, está refrenado en la presión alta por un pistón que se aseguró por un alfiler. Cuando el alfiler es Removido, el pistón está levantado y forzado abruptamente en contra de los altos. Algún trabajo se hace por ahí El sistema, desde que el pistón ha estado levantado una cierta cantidad. Supongo que tenemos el deseo de restaurar El sistema para su estado inicial. Una forma de hacer esto sería ejercer una fuerza en el pistón Y así comprime el gas hasta que el alfiler puede ser vuelto a insertar en el pistón. Desde la presión En la cara del pistón está mayor en la carrera de regreso que en el golpe inicial, el trabajo Hecho en el gas en este proceso inverso es mayor que el trabajo hecho por el gas en la inicial El proceso. Una cantidad de calor debe ser transferida del gas durante el golpe inverso así Que el sistema tenga la misma energía interna como él tuvo originalmente. Así, el sistema es restaurado Para su estado inicial, pero las afueras han cambiado por la virtud del hecho que el trabajo fue Requerido para obligar a bajar el pistón y calor fueron transferidos para las afueras. La iinicial nicial irreversible porque  porque no podría ser ser puesto al re revés vés sin salir uno El proceso por consiguiente es uno irreversible

 

Cambie en las afueras. El gas  _ el trabajo  _ Q inicial de proceso del Reverso de proceso FIGURA 7.12 Uno El ejemplo de uno El proceso irreversible.

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El gas Uno El ejemplo de un proceso FIGURA 7.13 Eso se acerca a La reversibilidad.

En Higo. 7.13, dejado el gas en el cilindro comprenden el sistema, y dejan el pistón ser Cargado con un número de pesos. Deje los pesos ser deslizados completamente horizontalmente, uno de cada vez, Permitiéndole el gas expandirse y hacer trabajo adentro subiendo los pesos que quedan en el pistón. Como El tamaño de los pesos está hecho más pequeño y su número es aumentado, acometemos un proceso Eso puede ser puesto al revés, para en cada nivel del pistón durante el proceso inverso habrá uno El smallweight que está exactamente en el nivel del platformand así puede ser colocado en la plataforma Sin requiringwork. En el límite, por consiguiente, como theweights se vuelve muy pequeño, el reverso El proceso puede estar consumado de tal modo tan ambos el sistema y sus afueras Está en estado exactamente igual que fueron inicialmente. Tal proceso es un proceso reversible.

7.4 FACTORES QUE DAN PROCESOS Hay muchos factores que hacen procesos irreversibles. Cuatro de esos factores _ friccionan, IRREVERSIBLE La expansión incontenible, el reembarque de calor a través de una diferencia finita de temperatura, y la mezcla De dos sustancias diferentes _ es considerado en este pasaje.

La fricción Se nota fácilmente que la fricción haga un proceso irreversible, pero un espino conciso de la ilustración Amplifique el punto. Deje un bloque y un plano inclinado hacer un sistema, como en Higo. 7.14, y Deje el bloque ser jalado arriba de lo inclinarse pesa ese haber. una cierta cantidad (Uno) (b) (c )  _ Q

FIGURA 7.14 La comprobación de lo El hecho que las marcas m arcas de fricción Los procesos irreversibles. FACTORIZA QUE LA PRIMERA CAPA DE ENLUCIDO VA EN PROCESIÓN IRREVERSIBLE

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De trabajoyeselnecesario paracierta hacercantidad esto. Una parte de este trabajo está obligada vencer la del fricción en medio El bloque a vión, y una avión, están obligadas a aumentar la energíaa potencial bloque. El bloque puede ser restaurado para su posición inicial quitando una cierta cierta cantidad de los pesos y así Permitiéndole el bloque deslizar de regreso abajo del avión. Algunos calienta boleto de transbordo del sistema  para La voluntad de afueras sin duda esté obligada a restaurar el bloque para su temperatura inicial. Desde que las afueras no son restauradas para su estado inicial en la conclusión del reverso Vaya en procesión, concluimos que la fricción ha dado el proceso irreversible. Otro tipo de El efecto friccional es tan asociado con el flujo de fluidos viscosas en tuberías y pasajes y En el movimiento de cuerpos a través de fluidos viscosas.

La Expansión Incontenible El ejemplo clásico de una expansión incontenible, como se muestra en Higo. 7.15, es un gas separado De un vacío por una membrana. Considero qué ocurre cuándo la membrana se quiebra y lo El gas llena la vasija entera. Puede ser mostrado que éste es un proceso irreversible por ahí Lo que hay que restaurar el sistema para su estado original. El gas tendría que ser El comprimido el calor transferido delcambio gas hasta su estado son alcanzados. Desde el trabajo Y el reembarquey de involucra un en las afueras,inicial las afueras no son restauradas

 

Para su estado inicial, señalando que la expansión incontenible fue un proceso irreversible. El proceso descrito en Higo. 7.12 son también un ejemplo de una expansión incontenible. En la expansión reversible de un gas, debe haber sólo una diferencia infinitesimal Entre la fuerza ejercida por el gas y la fuerza inhibidora, tan ese la tasa en la cual lo Los movimientos del límite serán infinitesimales. infinitesimales. De conformidad con nuestra definición previa, esto es uno Cuasi el proceso de equilibrio. Sin embargo, los sistemas reales tienen una diferencia finita en las fuerzas, cuál Causa una tasa finita de movimiento del límite, y así los procesos son irreversibles adentro Algún grado.Boleto de Transbordo a Través de Una Diferencia Finita de Temperatura Caliente Considere como un sistema un cuerpo de alta temperatura y un cuerpo de baja temperatura, y deje calor Ser transferido del cuerpo de alta temperatura para el cuerpo de baja temperatura. La única forma En cuál el sistema puede estar recuperado para su estado inicial debe pproveer roveer refrigeración, refrigeración, cuál Requiere trabajo de las afueras, y algún reembarque de calor para la voluntad de afueras también Ser menester. Por el reembarque de calor y el trabajo, las afueras no son restauradas Para su estado original, señalando que el proceso fue irreversible. Una pregunta interesante es ahora planteado. El calor es definido como energía que es transferida A través de una diferencia de temperatura. Justamente hemos demostrado ese reembarque de calor a través de una temperatura La diferencia es un proceso irreversible. Por consiguiente, cómo la lata que tenemos un heattransfer reversible ¿El proceso? Un proceso de reembarque de calor acomete un proceso reversible como la temperatura La diferencia entre los dos cuerpos acomete cero. Por P or consiguiente, definimos definimos un heattransfer reversible Vaya en procesión tan un en el cual el calor es transferido a través de una temperatura infinitesimal El gas El sistema El límite El vacío El proceso Inverso estatal inicial  _ W  _ Q FIGURA 7.15 el Gas La comprobación de lo El hecho tan incontenible Las marcas de expansión Los procesos irreversibles.

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O2 N2 O2 + N2

FIGURA 7.16 La comprobación de lo El hecho que la mezcla de Dos sustancias diferentes Es un proceso irreversible.

Difference.We percátese, por supuesto, eso para transferir una cantidad de calor finita a través de uno infinitesimal La diferencia de temperatura requeriría una cantidad infinita de tiempo o un área infinito. Por consiguiente, todos los reembarques reales de calor están a través de una diferencia finita de temperatura y por lo tanto es Irreversible, y mientras mayor la diferencia de temperatura, mayor la irreversibilidad. Nosotros Encontrará, sin embargo, que el concepto de reembarque reversible de calor es muy útil en describir El ideal va en procesión.

La Mezcla de Dos Sustancias Diferentes Figura 7.16 ilustra el proceso de mezclar dos gases diferentes di ferentes separados por una membrana. Cuando la membrana está quebrada, una mezcla homogénea de oxígeno y nitrógeno se llena lo El volumen entero, Este proceso será considerado en algún detalle d etalle en el Capítulo 13. Podemos decir Aquí tan este puede ser considerado una causa especial de una expansión incontenible, para cada ca da gas Experimenta una expansión incontenible como llene el volumen entero. Una cierta cantidad de trabajo Hay que separar estos gases. Así, una planta de separación de aire tan descrita adentro Capítulo 1 requiere que un aporte de trabajo logre la separación.

 

Otros Factores Un número de otra marca de factores procesan irreversibles, pero no serán considerados adentro Detalle aquí. La remanencia efectúa y la pérdida del i2R encontrada en circuitos eléctricos son ambos Factoriza que la marca va en procesión irreversible. La combustión común es también un proceso irreversible. Es frecuentemente ventajosa a distinguir entre irreversibilidad interna y externa. e xterna. Resuelva 7.17 funciones dos sistemas idénticos para los cuales el calor es transferido. Asumiendo Cada sistema para ser una sustancia pura, la temperatura permanece constante durante el reembarque de calor El proceso. En un sistema el calor c alor es transferido de un depósito en una temperatura T + dT , Y T +en dTel otro el depósito está en una temperatura muy superior, T + _ T , que el sistema. Q = T de Temperatura T +  Δ̠T Q El Vapor de Vapor El Líquido Líquido

FIGURA 7.17 La ilustración de lo La diferencia entre uno Internamente y uno Externamente reversible El proceso.

251 La primera parte es un proceso reversible de reembarque de calor, y el segundo es un reembarque irreversible de calor El proceso. Sin embargo, en cuanto que el sistema mismo es afectado, pasa a través exactamente lo Los mismos estados en ambos procesos, cuál asumen es reversible. Así, podemos decir para El segundo sistema que el proceso es internamente reversible pero externam externamente ente irreversible porque La irreversibilidad ocurre fuera del sistema. También deberíamos notar la interrelación general de reversibilidad, equilibrio, equilibrio, y tiempo. Adentro Un proceso reversible, la desviación de equilibrio es infinitesimal, y por consiguiente eso ocurre En una tasa infinitesimal. Desde que gusta que los procesos reales procedan en una tasa finita, lo La desviación de equilibrio debe ser finita, y por eso el proceso real es irreversible adentro Algún grado. Mientras mayor la desviación de equilibrio, mayor la irreversibilidad y Lo más rápidamente el proceso ocurrirá. También debería ser notable que lo cuasi equilibrio El proceso, cuál estaba descrito en el Capítulo 2, es un proceso reversible, y a partir de ahora el término  El proceso reversible será usado. EL CARNOT CYCLE

En Preguntas del Texto de Concepto e. Los cubitos de hielo en un vaso de agua líquido eventualmente se derretirán y todo el agua se acercará

La temperatura del cuarto. ¿Es esto un proceso reversible? ¿Por qué? f. Hace un proceso en el que se convirtió más o menos revocable con relaci relación ón al reembarque de calor si está acelerado ¿En vez de desacelera? El desacelera? El indicio: Ordene indicio: Ordene el regreso de Capítulo 4 que _ que  _ T del = contador público certificado de la Ù Q. g. Si usted generó hidrógeno de, oye, el poder solar, cuál de éstos sería más Eficiente: (1) transpórtelo y luego quémele en un motor o (2) convierta el poder solar ¿Para electricidad y el transporte que? Qué más usted necesitaría saber para ceder ¿Una respuesta definitiva?

7.5 EL CARNOT CYCLE Habiendo definido el proceso reversible y considerado algunos factores que hacen procesos El alquiler irreversible, nosotros otra vez la actitud la pregunta crió en la Sección 7.3. Si la eficiencia de todo calor ¿Los motores están menos de 100 %, qué es el ciclo más eficiente que podemos tener? Contestemos esto Dude para un motor térmico que recibe calor de un depósito de alta temperatura y productos rechazados Caliéntese para un depósito de baja temperatura. Desde que tratamos de depósitos, reconocemos eso Ambos la alta temperatura y la baja temperatura de los depósitos son constante y quedan La constante a pesar de la cantidad de calor transferida. transferida. Asumamos eso este motor térmico, lo cual funciona entre el hightemperature hightemperature dado

 

Y los depósitos de bajas temperaturas, hacen eso en un ciclo en el cual cada proceso Es reversible. Si cada proceso es reversible, el ciclo es también reversible; Y si el ciclo es Puesto al revés, el motor térmico se convierte en un refrigerador. En la siguiente sección que demostraremos que esto es El ciclo más eficiente que puede operar entre dos constante depósitos de temperatura. Es Designado el Carnot se cicla y lleva el nombre de un ingeniero francés, Nicolas Leonard Sadi Carnot (1796_1832), quien mandó por vía urgente las fundaciones de la segunda ley de termodinámica en 1824.  Nosotros ahora fijamos fijamos nuestra nuestra atención en el ciclo Carnot. Resuelva Resuelva 7.18 funciones funciones una central eléctrica eléctrica que Es similar en muchos respetos para unamotor centralestérmica simple y, asumimos, maneja adelante Carnot cíclese. Considere que el fluido una sustancia pura, como vapor. El calor es lo Cedido del depósito de alta temperatura para el agua (el vapor) en la caldera. Para esto El proceso para ser un reembarque reversible de calor, la temperatura del agua (el vapor) debe ser única El infinitesimally más abajo de la temperatura del depósito. Este resultado también entraña, desde que lo 252 DIVIDEN EN CAPÍTULOS SIETE LA SEGUNDA LEY DE TERMODINÁMICA El depósito de baja temperatura El condensador (El evaporador) La caldera (El condensador) El depósito de alta temperatura  El lenguaje de consulta de lenguaje lenguaje de consulta QH La bomba (La turbina) La turbina (La bomba) W W

FIGURA 7.18 El ejemplo de un calor El motor que opera adelante Un ciclo Carnot.

La temperatura del depósito permanece constante, que la temperatura del agua debe quedar La constante. Por consiguiente, el primer proceso en el ciclo Carnot es un proceso isotérmico reversible adentro Cuál calor es transferido del depósito de alta temperatura temperatura para fluido del theworking. Achange De fase de líquido para vapor en la constante presión está, claro está, un proceso isotérmico para uno La sustancia pura. El siguiente proceso ocurre en la turbina sin reembarque de calor y está por consiguiente adiabático. Desde que todo procesa en el Carnot ciclista es reversible, esto debe ser uno reversible adiabático Tramite, durante el cual la temperatura del fluido motor decrece de la temperatura temperatura Del depósito de alta temperatura para la temperatura del depósito de baja temperatura. En el siguiente proceso, calor es denegado del fluido la la baja temperatura El depósito. Éste debe serelun proceso isotérmico reversible reversimotor ble en para el cual temperatura de lo El fluido motor es infinitesimally más alto que eso del depósito de baja temperatura. Durante Este proceso isotérmico un poco del vapor es condensado. La ejecución definitiva, que complete el ciclo, es un proceso adiabático reversible adentro Cuál la temperatura del fluido motor aumenta de la baja temperatura para el alto La temperatura. Si esto estuviera hecho con agua (el vapor) como el fluido motor, una mezcla de El líquido y el vapor tendrían que ser tomados del condensador y co comprimi mprimidos. dos. (Esto lo haría Ser muy inconveniente en la práctica, y por consiguiente en todo poder planta el fluido motor es Completamente condensado en el condensador. La bomba maneja sólo la fase líquida.) El seno el ciclo del motor térmico Carnot es reversible, cada proceso podría ser puesto al revés, adentro Cuál el caso que se convertiría en un refrigerador. El refrigerador es mostrado por las flechas punteadas Y el texto entre paréntesis en Higo. 7.18. La temperatura del fluido motor en el evaporador Sería infinitesimally infinitesimally más abajo de la temperatura del depósito de baja temperatura, y adentro El condensador que sería infinitesimally más alto que eso del depósito de alta temperatura. Debería ser enfatizada que la lata ciclista Carnot, en principio, sea ejecutada en muchas

 

Las formas diferentes. Muchas sustancias diferentes de funcionamiento pueden ser usadas, como un gas o uno termoeléctrico El dispositivo tan descrito en el Capítulo 1. Hay Ha y también acomodamientos posibles diversos De maquinaria. Por ejemplo, un ciclo Carnot puede ser ideado que las tomas colocan enteramente dentro uno El cilindro, usando un gas como una sustancia en funciones, como se muestra en Higo. 7.19. DOS PROPOSICIONES ESTIMANDO LA EFICIENCIA DE UN CARNOT CYCLE 253 Isotérmico La expansión 1 1_2 2 2_3 3 3_4  El lenguaje de consulta QH 4 4_1 1  Adiabático La expansión Isotérmico La compresión  Adiabático La compresión

FIGURA 7.19 El ejemplo de uno gaseoso El sistema funcionando adelante uno Carnot cíclese.

El punto importante a estar hecho aquí es que el ciclo Carnot, a pesar de lo que lo Trabajar sustancia puede ser, siempre lo ha sido los mismos cuatro procesos básicos. Estos procesos son: isotérmico reversible en el cual el calor es transferido o del hightemperature hightemperature 1. Un proceso isotérmico El depósito. 2. Un proceso adiabático reversible reversible en el cual la temperatura del fluido motor decrece De la alta temperatura la baja temperatura. temperatur 3. Un proceso isotérmico isotérmipara co reversible en el cuala.el calor es transferido o del lowtemperature lowtemperature El depósito. 4. Un proceso adiabático reversible reversible en el cual la temperatura del fluido motor aumenta De la baja temperatura temperatura para la alta temperatura.

7.6 DOS PROPOSICIONES SUPONIENDO LO LA EFICIENCIA DE UN CICLO CARNOT Hay dos proposiciones importantes estimando la eficiencia de un ciclo Carnot.

La Primera Proposición Es imposible construir un motor que opera entre dos depósitos dados y son Más eficientes que un motor reversible funcionando entre los mismos dos depósitos. La prueba de esta declaración es provista por un experimento pensado. Una suposición inicial Se hace, y es entonces e ntonces mostrado que esta suposición conduce a las conclusiones imposibles. imposibles. Lo único La conclusión posible es que la suposición inicial fue incorrecta. Demos poruna supuesto hay unque motor irreversible funcionando entre doslodepósitos dados Eso tiene mayor que eficiencia un motor reversible manejando entre mismo dos Los depósitos. Deje el reembarque de calor para el motor irreversible irreversible ser QH , el calor rechazado sea lenguaje de consulta ,y El trabajo sea WIE (que iguale _ iguale _ lenguaje de consulta QH ), como se muestra en Higo.  7.20. Deje el motor reversible Funcione como un refrigerador (esto es posible desde que sea reversible). Finalmente, deje el calor trasladarse Con el depósito de baja b aja temperatura esté lenguaje de consulta, consulta, el reembarque de calor con la alta temperatura El depósito es QH , y el trabajo requerido sea WRE (que iguale _ iguale _ lenguaje de consulta QH ). ). Desde los assumptionwas iniciales que el motor irreversible es más eficiente, eso sigue (BecauseQH es lo mismo para ambos a mbos motores) thatQL < el lenguaje de consulta andWIE WRE.Nowthe irreversible El motor puede conducir el motor reversible y todavía puede entregar a la ley el trabajo neto Wnet , lo cual iguala WIE_WRE=QL_QL . Si consideramos los dos motores y el depósito de alta temperatura Como un sistema, tan indicado en Higo. 7.20, tenemos un sistema que opera en un ciclo, intercambia

 

Caliéntese con un depósito solo, y hace una cierta cantidad de trabajo. Sin embargo, esto lo haría 254 DIVIDEN EN CAPÍTULOS SIETE LA SEGUNDA LEY DE TERMODINÁMICA El depósito de baja temperatura Irreversible El motor WRE=QH_QL WIE=QH_QL  _ el lenguaje de consulta de = lenguaje de consulta Wnet ' ' ' Reversible El motor El depósito de alta temperatura El límite de sistema  El lenguaje de consulta de lenguaje lenguaje de consulta QH

FIGURA 7.20 La comprobación de lo El hecho que el ciclo Carnot Es el ciclo más eficiente Funcionando entre dos La temperatura fija Los depósitos.

Constituya una violación de la segunda ley, y concluimos eso nuestra suposición inicial (eso El motor irreversible es más eficiente que un motor reversible) es incorrecto. Por consiguiente co nsiguiente,, nosotros  No puede tener un un motor irreversible irreversible que es más más eficiente que un un motor reversible reversible operando Entre los mismos dos depósitos.

La TodoSegunda equipa conProposición una máquina eso intervenga quirúrgicamente el ciclo Carnot entre dos depósitos de temperatura constante dados Tenga la misma eficiencia. La prueba de esta proposición es similar a la prueba simplemente Esbozado, que da por supuesto que hay un ciclo Carnot que es más eficiente que otro Carnot cíclese operando entre los mismos depósitos de temperatura. Deje al ciclo Carnot con La eficiencia superior reemplaza el ciclo irreversible de la discusión previa, y deje lo Carnot cíclese con la eficiencia inferior opere como el refrigerador. La prueba procede con La misma línea de razonamiento tan en la primera proposición. Los detalles son dejados como un ejercicio  para El estudiante.

7.7 LA ESCAMA TERMODINÁMICA DE TEMPERATURA En discutir temperatura en el Capítulo 2, enseñamos con el dedo fuera que la termodinámica zeroth lawof Provee una base para la medida de temperatura, pero que una escama de temperatura debe estar definida En términos de una sustancia particular del termómetro y un dispositivo. Una escama de temperatura que es Independiente demás cualquier sustancia cuál podría designado unaeficiencia temperatura La escama, escama, sería deseable. En el particular, párrafo precedente queser notamos que la de absoluta Un ciclo Carnot es independiente de la sustancia en funciones y depende sólo del depósito Las temperaturas. Este hecho provee la base para tal escala de temperatura absoluta designada La escama termodinámica. Desde termodinámica. Desde que la eficiencia de un ciclo Carnot es una función única de lo La temperatura, sigue eso · el lenguaje de consulta = 1 termal QH = 1 _ È (TL (TL,, TH ) (7.3) Donde È llama una relación funcional. LA ESCAMA DE TEMPERATURA IDEAL-GAS 255 Hay muchas relaciones funcionales que pudieron estar escogidas para satisfacer la relación dada En Eq. 7.3. Para la simplicidad, la escama termodinám termodinámica ica es definida como QH  El lenguaje de consulta = TH TL

 

(7.4) Substituir esta definición en Eq. 7.3 da como resultado la siguiente relación entre lo termal La eficiencia de un ciclo Carnot y las temperaturas absolutas de los dos reserviors. · el lenguaje de consulta = 1 termal QH = 1 _ 1 _ TL TH (7.5) Debería ser notado, sin embargo, quedelatemperatura definici definición ón deo Eq. 7.4 es de completa desde que haga  No especifica la magnitud del grado tempe ratura un valor va lornofijo punto punto de referencia. referencia . Adentro La siguiente sección, discutiremos en el mayor detalle la temperatura absoluta del gas ideal Introducido de adentro Sección 3.6 y la función que esta escama satisface la relación definió por Eq. 7.4.

7.8 LA ESCAMA DE TEMPERATURA IDEAL-GAS En este pasaje reconsideramos en el mayor detalle el arancel de temperatura del gas ideal introducido En la Sección 3.6. Esta escama se basa en la observación que como la presión de un gas verdadero Acomete cero, su ecuación de acercamientos del estado que de un gas ideal:  Pv = RT Será mostrado que la escama de temperatura del gas ideal satisface la definición de termodinámico La temperatura dada en la sección precedente por Eq. 7.4. Pero primero, consideremos cómo Un gas ideal podría usarse para medir temperatur temperaturaa en un constante termómetro del gas de volumen, Mostrado esquemáticamente esquemáticamente en Higo. 7.21. Deje la bombilla del gas ser colocado c olocado en la posición donde la temperatura es ser medida, Y el alquiler la columna de mercurio está ajustado a fin de que el nivel de mercurio perdura en la referencia  L uuno no La columna de Mercurio La bombilla del gas El tubo capilar  g  B

FIGURA 7.21 El diagrama esquemático de uno El constante gas de volumen El termómetro.

256 DIVIDEN EN CAPÍTULOS SIETE LA SEGUNDA LEY DE TERMODINÁMICA  A de la marca. Así, el volumen del gas permanece constante. Asuma ese el gas en el capilar El tubo está en la misma temperatura como el gas en la bombilla. Luego la presión del gas, cuál Es indicado por la L la L de altura de la columna de mercurio, es una medida de la temperatura. temperatura. Deje la presión que es asociada con la temperatura del triple punto de agua (273.16 kilobyte) también esté medido, y nos deje llamar este pressurePt.p.. Luego, de la definición

De P por gaslaideal, otra T de temperatura podría ser determinada de una medida de presión  La Pun por relacicualquier relación ón T = 273.16  P  Pt.p.

El EJEMPLO 7.3 En un cierto constante termómetro del gas de ideal de volumen, la presión medida en el  punto de congelación congelación (Vea Sección 2.11) de agua, 0 æ C, son 110.9 kPa y en e n el punto de vapor, 100 æ C, son 151.5 kPa. Extrapolando, en qué temperatura de centígrado hace el empuje de presión para poner en el cero (i.e., Ponga en el cero sin reservas ¿La temperatura)? El análisis

De la ecuación del gas ideal de estatal PV estatal PV = mRT en constante masa y el volumen, la presión Es en proporcional temperatura,del como muestra en Higo. 7.22,  La P =seguida Connecticut  , donde para T es la temperatura gasse ideal absoluta 0

 

110.9 151.5  P ? 0 ° C 100 ° C T FIGURE 7.22 el Complot por ejemplo 7.3. La solución

La cuesta  _ P  _ T = 151.5 _ 110.9 100 _ 0 = 0.406 kPa/ æC Extrapolando del punto 0 æ C para P para  P = 0, T = 0 _ 110.9 0.406 El kPa KPa / æ C = _ 273.15 æ C Estableciendo la relación entre la temperatura del gas absoluto ideal Kelvin y de centígrado Las escalas. ( Nota: Compatible  Nota: Compatible con la subsiguiente definición de hoy de theKelvin y el centígrado Escale en la Sección 2.11.) LA ESCAMA DE TEMPERATURA IDEAL-GAS 257 De un punto de vista práctico, tenemos el problema como el que ningún gas se comporta exactamente Un gas ideal. Sin embargo, nosotros sabemos ese como la presión acometa cero, el comportamiento de Todo asfixia con gas acercamientos que de un gas ideal. Suponga luego eso una serie de medidas es Hecho con disentir tiene importancia de gas en la bombilla del gas. Esto quiere decir que la presión medida En el triple punto, y también la presión en cualquier otra temperatura, disentirá. Si lo indicado La temperatura que Ti (obtenido de por dado que el gas es ideal) es tramado en contra de la presión De gas con la bombilla en el triple punto de agua, una curva como el mismo mostrado en Higo. 7.23 son Obtenido. Cuando esta curva es extrapolada para poner en el cero presión, la temperatura del gas ideal correcta Es obtenido. Las curvas diferentes podrían resultar de gases diferentes, pero ellas todas indicarían La misma temperatura en la presión de cero. Hemos esbozado sólo los principios y características generales para medir temperatura En la escama del gas ideal de temperaturas. El trabajo de precisión en este campo es difícil y difícil, Y hay sólo unos pocos laboratorios en el mundo donde tal trabajo es llevado adelante. Lo La escama internacional de Temperatura, cuál es mencionada en el Capítulo 2, estrechamente estrechamente se aproxima La escama termodinámica de temperatura y es mucho más fácil para trabajar con en la temperatura real La medida.  Nosotros ahora demostramos demostramos que la escama de temperatura temperatura del gas ideal discutida tiempo atrás es, de hecho, Idéntico para la escama termodinámica de temperatura, cuál estaba definido en el debate de El ciclo Carnot y la segunda ley. Nuestro objetivo puede ser logrado usando un gas ideal Como el fluido motor para un motor térmico ciclista a Carnot y analizando los cuatro procesos que Haga el ciclo. Los cuatro puntos estatales, 1, 2, 3, y 4, y los cuatro procesos están como se muestra En Higo. 7.24. Para la conveniencia, consideremos consideremos una masa de la unidad de gas dentro del cilindro. Ahora Para cada uno de los cuatro procesos, el trabajo reversible hecho en el límite en movimiento es dado por ahí Eq. 4.3: δ̠W = P dv De modo semejante, para cada proceso el comportamiento comportamiento del gas es, de la relación del gas ideal, Eq. 3.5,  Pv = RT Y el cambio interno de energía, de Eq. 5.20, es  Du Cv0 dT 0  B del Gas  A del Gas Ejerza presión sobre en triple punto, Pt.p.

 

Indicó temperatura, Ti FIGURA 7.23 el Boceto La aparición cómo lo La temperatura del gas ideal es Decidido.

258

DIVIDEN EN CAPÍTULOS SIETE LA SEGUNDA LEY DE TERMODINÁMICA

v  P 1 2 3 4 El gas ideal TH TL

FIGURA 7.24 Lo El ciclo del gas Carnot ideal.

Pretencioso ninguno de los cambios en las energías cinéticas o potenciales, la primera ley está, de Eq. 5.7 en unidad La masa, δ̠Q du + δ̠w Substituyendo las tres expresiones previas en esta ecuación, tenemos para cada uno de d e lo cuatro Los procesos δ̠Q Cv0 dT + RT v  Dv (7.6) La de los isotérmic os enseñados Higo. 7.23 desde desde Pv  Pvelesv2 es mayor que La forma constante en dos cadaprocesos caso. El isotérmicos 1_2 de proceso es una en expansión en son TH , conocidos, algo semejante que v1. De modo semejante, el 3_4 de proceso es una compresión en una temperatura inferior, TL, TL, y v4 es más  pequeño  El v3. El v3. El 2_3 adiabático de proceso es una expansión de TH para TH para TL, TL, con un incremento adentro específico TL para TH , con una disminución El volumen, mientras el 4_1 adiabático de proceso sea una compresión de TL para En el volumen específico. El área debajo de cada línea de proceso representa el trabajo para ese proceso, Como dado por Eq. 4.4.  Nosotros ahora procedemos procedemos a integrar integrar a Eq. 7.6 para para cada uno de los los cuatro procesos procesos que ponen arriba lo Carnot cíclese. Para el proceso adición calor isotérmico 1_2, tenemos QH 1q2 = 0 + RTH ln  El v2  El v1 (7.7) Para 0 el 2_3 adiabático de proceso de expansión que dividimos por T para obtener,  _ TL TH

Cv0 T El ln de acto inapropiado dT +  El v3  El v2 (7.8) Para el proceso rechazo calor isotérmico 3_4, QL 3q4 = _ 0 el ln de _ lenguaje de transferencia de registros  El v4  El v3 = +RTL ln  El  El v3 v4

 

(7.9) 259 Y para el 4_1 adiabático de proceso de compresión que dividimos por T para obtener, 0  _ EL IDEAL VERSUS MÁQUINAS VERDADERAS

TH TL

Cv0 T El ln de acto inapropiado dT +  El v1  El v4 (7.10) De Eqs. 7.8 y 7.10, llegamos  _ TH TL

Cv0 T El ln de = acto inapropiado del dT  El v3  El v2 = _ el ln de acto inapropiado  El v1  El v4 Por consiguiente,  El v3  El v2 = el v4  El v1 ,o  El v3  El v4 = el v2  El v1 (7.11) Así, de Eqs. 7.7 y 7.9 y substituyendo a Eq. 7.11, encontramos eso  El qH  El qL =  RTH ln  El v2  El v1 El ln de lenguaje de transferencia de registros  El v3  El v4 = TH TL Cuál es Eq. 7.4, la definición de la escama termodinámica de temperatura con respecto a La segunda ley.

7.9 IDEALES VERSUS MÁQUINAS VERDADERAS Después de la definición de la temperatura termodinámica termodinámica escale por Eq. 7.4, fue notado Que el rendimiento térmico de un motor térmico ciclista Carnot recibe por Eq. 7.5. También sigue Que un ciclo Carnot funcionar como un refrigerador o la bomba de calor expresará a un POLIZONTE tan ² = QL QH_QL =

 

Carnot

TL TH_TL (7.12) ² = QH QH_QL = Carnot

TH TH_TL (7.13) Para todas las tres "eficiencias" en Eqs. 7.5, 7.12, y 7.13, el primer signo de igualdad es la definición Con el uso de la ecuación de energía y así está todo el tiempo verdadero. El segundo gesto de igualdad es válido Sólo si el ciclo es reversible, es decir, un ciclo Carnot. Cualquier motor térmico verdadero, cualquier refrigerador, o La bomba de calor será menos eficiente, algo semejante que · el lenguaje de consulta realmente = 1 termal QH ≄∠1 _ TL TH ² el lenguaje de consulta verdadero QH_QL ≄∠TL

TH_TL ² Realmente

= QH QH_QL ≄∠TH TH_TL Un punto final necesita hacerse acerca del significado de temperatura absoluta de cero Con respecto a la segunda ley y la temperatura termodinámica se descama. Considere uno El motor térmico ciclista a Carnot que recibe una cantidad de calor dada de una alta temperatura dada El depósito. Como el calor del atwhich de temperatura es denegado del ciclo es aminorado, la red 260 DIVIDEN EN CAPÍTULOS SIETE LA SEGUNDA LEY DE TERMODINÁMICA Los incrementos de salida y la cantidad de calor denegaron disminuciones. En el límite, el calor rechazado es El cero, y la temperatura del depósito correspondiente a este límite es cero absoluto. De modo semejante, para un refrigerador ciclista a Carnot, la cantidad de trabajo requirió producir Una cantidad dada de refrigeración aumentan como la temperatura del espacio refrigerado decrece. El cero absoluto representa la temperatura límite que puede ser lograda, y lo La cantidad de trabajo requerida para producir una cantidad finita de refrigeración acomete infinito infinito tan La temperatura en la cual a la refrigeración le es provista acomete cero. El EJEMPLO 7.4 el Alquiler nosotros considera el motor térmico, mostrado esquemáticamente en Higo.   7.25, eso recibe un heattransfer La tasa de 1 MW en una alta temperatura de 550 æ C y energía de productos rechazados para el ambiente Las afueras en 300 kilobyte. El trabajo se produce en una tasa de 450 kW. Nos gustaría saber Cuánto la energía es descartada para las afueras ambientales y la eficiencia del motor y Compare ambos de estos para un motor de calor Carnot ooperando perando entre los mismos dos depósitos.  El lenguaje de consulta TL TH H.E. W QH      

• • •

FIGURA 7.25 Un motor de calor funcionando en medio

 

Dos constante depósitos de energía de temperatura para El ejemplo 7.4. La solución

Si tomamos el motor térmico como un volumen de control, la ecuación de energía cede ÙQ  L= ÙQ H_W Ù = 1000 _ 450 = 550 kW Y de la definición de eficiencia · termal W/ ÙQ  H = 450/1000 = 0.45 Para el motor térmico Carnot, la eficiencia es dada por la temperatura de los depósitos: · Carnot = 1 _ 1 _ TL TH = 1 _ 300 550 + 273 = 0.635 Las tasas de trabajo y el rechazo de calor vienen bien W Ù = · Carnot Q H = 0.635 0.635 • ~ 1000 1000 = 635 635 kW ÙQ  L= ÙQH_W Ù = 1000 _ 635 = 365 kW El motor térmico real así tiene una eficiencia inferior que el motor térmico Carnot (el ideal), con Un valor de 45 % típico para una central térmica moderna. Esto también implica que lo real El motor deniega una mayor cantidad de energía para las afueras ambientales (55 %) comparadas Con el motor térmico Carnot (36 %). EL IDEAL VERSUS MÁQUINAS VERDADERAS 261 El EJEMPLO 7.5 Como una modalidad de operación de un acondicionador de aire es el enfriamiento de un cuarto en un día caliente, él Se emplea como un refrigerador, mostrado en Higo. 7.26.Atotal de 4kWshould sea removido de un cuarto En 24 æ C para la atmósfera exterior exterior en 35 æ a C.We le gustaría estimar la magnitud magnitud de lo El trabajo requerido. Para hacer esto no analizaremos los procesos dentro del refrigerador, que Es diferido para Chapter 11, pero podemos dar un límite inferior para la tasa de trabajo, asumiéndolo Es un refrigerador ciclista a Carnot. Dentro de aire Fuera de aire El evaporador El compresor El condensador Wc · QH ·  El lenguaje de consulta · TL TH 12 43 La expansión La válvula Un acondicionador de aire en el modo refrescante FIGURA 7.26 Un aire El acondicionador en enfriarse El modo donde TL es lo El cuarto. La solución

El POLIZONTE es ²= ÙQ  L

W = ÙQ

 L

 

ÙQ  H_ ÙQ L

= TL TH_TL = 273 + 24 35 _ 24 = 27 Así es que la tasa de trabajo o el poder introduce en la computadora será Ù W= ÙQ  L / ² = 4/27 = 0.15 kW Desde que el poder fue estimado asumiendo un refrigerador Carnot, es la cantidad menor Posible. Acuérdese de que también las expresiones para calor transfieren tasas en el Capítulo 4. Si el refrigerador Debería empujar 4.15 kW expulsan para la atmósfera en 35 æ C, el lado de alta temperatura de ella debería Estar en una temperatura superior, tal vez 45 æ C, para tener un cambiador de calor razonablemente pequeño de tamaño. Como enfría el cuarto, un flujo de aire de menos que, oye, 18 æ C serían necesarios. Rehaciendo lo El POLIZONTE con un alto de 45 æ C y un punto bajo de 18 æ que C da 10.8, que es más realista. Uno verdadero El refrigerador funcionaría funcionaría con un POLIZONTE de la orden de 5 o menos. En los ejemplos y debate previo, consideramos la constante temperatura Los depósitos de energía y usado esas temperaturas para calcular la eficiencia ciclista a Carnot. Sin embargo, si recordamos las expresiones para la tasa de calor transfieren por la conducción, la convección, O la radiación en el Capítulo 4, ellas todas puede ser mostrada como ÙQ = C_T (7.14) 262 DIVIDEN EN CAPÍTULOS SIETE LA SEGUNDA LEY DE TERMODINÁMICA La constante C depende del modo de reembarque de calor tan La conducción: C = kA  _ letra x La convección: C = hA La radiación: C= µ ÃA (T 2  s

+ T2 ) ((Ts Ts + T _ T _ ) Para situaciones más complicadas con estratos combinados y modos, también recobramos la forma adentro Eq. 7.14, pero con un valor de C que depende de la geometría, los materiales, materiales, y los modos de calor El reembarque. Para tener un reembarque de calor, por consiguiente debemos tener una diferencia de temperatura tan ese lo La sustancia en funciones dentro de un ciclo no puede lograr la temperatura del depósito a menos que el área sea Infinitamente Infinitamen te grande.

7.10 APLICACIONES DE INGENIERÍA La segunda ley de termodinámica se replantea como fue desarrollada, con una cierta cantidad adicional Los comentarios y en un contexto moderno. La implicación principal es los límites que impone en los  procesos: Algunos procesos no ocurrirán excepto la voluntad de otros, con una restricción en la operación de Complete ciclos como motores térmicos y bombas de calor. Casi todos los procesos de conversión de energía que generatework (típicamente converso más allá De mecánico para el trabajo eléctrico) involucre algún tipo de motor térmico cíclico. Estos incluyen El motor en un coche, una turbina en una central eléctrica, o un molino. La fuente de energía puede ser Un embalse de almacenamiento (los combustibles fósiles que pueden arder, como gasolina o gas natural) o uno más La forma temporal, por ejemplo, la energía cinética del viento que finalmente se condujo por el aporte de calor Del sol. Los PROCESOS LIMITADOS POR LA ECUACIÓN de ENERGÍA (las Primeras Leyes)

 

POSIBLE IMPOSIBLE Dé una seña en cuesta  Ninguna velocidad inicial inicial Haciendo rebotar pelota La conversión de energía El motor térmico QÒW (1 _ ) Q W Q y limitado El Mgtiempo de tiempo  1 El mg Las máquinas que violan la ecuación de energía, dicen genera energía de nada, es Las máquinas de movimiento perpetuo designadas de la primera clase.  clase.   Tales máquinas han sido "demostradas" Y los inversionistas preguntados para meter dinero en su desarrollo, excepto la mayor parte de ellos lo había hecho Alguna clase de aporte de energía no fácilmente obedecido (como una línea recta pequeña, comprimida o Un abastecimiento de combustible escondido). Los ejemplos recientes son fusión de frío y desequilibrio eléctrico de fase; DISEÑANDO APLICACIONES 263 Estos pueden estar medidos sólo por ingenieros informados. Hoy es reconocido tan estos Los procesos son imposibles.  perpetualmoción designada Las segundo lawbut obedecen la ecuación de energía es es perpetualmoción clase. Las máquinas máquinas que de lainvaden segundaelclase. Estos  Estos son algo más sutiles para analizar, y para lo La persona ignorante que a menudo ven como si ellos el shouldwork. Hay muchos ejemplos de Estos y son incluso propuesto hoy, a menudo escondido por una colección variada de p rocesos complicados Eso obscurece el proceso global. LOS PROCESOS LIMITADOS POR LA SEGUNDA LEY POSIBLE IMPOSIBLE El reembarque de calor  Ningún término término de trabajo El flujo, m  Ningún KE, PE La conversión de energía La conversión de energía La reacción química Guste la combustión El cambio de calor, La mezcla La mezcla Q Ò Q Q (en Tcold ) (en Tcold ) (en Thot ) Ò Q (en Thot )  Phigh   El  El Arado del Arado   Phigh  Phigh WÒQ (100 %) QÒW (100 %) QÒW (1 _ ) Q W Q y limitado    Acelere al máximo. eng de calor

Los productos de Ò productos de aire de combustible Ò le echan combustible al aire El frío caliente caliente caliente El aire El frío caliente O2 N2 airee a O2 N2

El Calor Real Equipa con Una Máquina y Bombas de Calor

 

El reembarque necesario de calor en muchos de estos sistemas típicamente tiene lugar en fluido dual Los cambiadores de calor donde la sustancia en funciones recibe o deniega se calientan. Estos calientan motores El typcially tiene una combustión externa de combustible, como en carbón, aceite, o el gas natural despidió  poder Las plantas, o reciben calor de un reactor nuclear o alguna otra fuente. Hay único Algunos tipos de motores móviles con combustión externa, notablemente un motor Stirling (vea Capítulo 12) eso usa un gas ligero como una sustancia en funciones. La bomba de calor o los refrigeradores todo Haga calor transferir parte exterior a la sustancia en funciones con aporte de trabajo que es eléctrico, tan En el refrigerador de toda la casa estándar, pero eso también puede ser estafa trabajo de un cinturón, como en un coche El sistema de acondicionador de aire. El reembarque de calor requiere una diferencia de temperatura (retentiva Eq. 7.14) Algo semejante que las tasas se convierten en ÙQ  H=CH_TH y = Lingüística Computacional Q L _ TL Donde la C _ s depende de los detalles del calor calor transfieren transfieren e interconectan interconectan área. Es decir, decir, para uno El motor térmico, la sustancia en funciones pasa a través de un ciclo que tiene  El muslo TH_ _TH y Tlow = TL + _ TL Así es que el radio de acción que determina la eficiencia ciclista viene bien  _ EL Thigh Tlow TH_TL _ TH_TL _ ( _  _ TH + _ TL) TL) (7.15) 264 DIVIDEN EN CAPÍTULOS SIETE LA SEGUNDA LEY DE TERMODINÁMICA Para unaa Q bomba de calor la más sustancia en el funciones ser más queeselque depósito para el cual Mueve H , y debe estar fría que depósitodebe del cual tomacaliente a Q L, L, así llegamos  El muslo = TH + _ TH y Tlow TL_ _TL Dando un radio de acción para la sustancia en funciones tan  _ THP = Thigh _ Tlow TH_TL + ( _  _ TH + _ TL) TL) (7.16) Este efecto es ilustrado en Higo 7.27 para ambos el motor térmico y la bomba de calor. El aviso Tan adentro ambos casos a los que el efecto de la diferencia finita de temperatura debido al reembarque de calor es Disminuya la actuación. El máximum de _ s del motor térmico eficiencia posible es inferior  Muslo inferior y Tlow más alto, y el calor infunden al POLIZONTE _ s (también el refrigerador _ s) es El El Muslo inferior Debido a mientras Muslo mientras Muslo más alto y Tlow inferior. Para motores térmicos con una conversión de energía procese en la sustancia en funciones tan Como la combustión, no hay reembarque de calor para o de un depósito externo de energía. Estos son Típicamente los motores motores que se mueven y así no pueden tener pedazos grandes de equipo, como el volumen y La masa es indeseable, como en motores del coche y del ca camión, mión, turbinas de gas, y motores a chorro. Cuando lo La sustancia en funciones entra en calor, hace un calor transferir pérdida a sus afueras eso decrece La presión (dadas el volumen) y así las disminuciones la habilidad para hacer trabajo en cualquier traslado El límite. Estos procesos son más difíciles para analizar y requerir conocimiento extensivo Para predecir cualquier efecto neto como la eficiencia, así en posteriores capítulos usaremos algunos modelos simples Para describir estos ciclos. Un comentario final acerca de calor equipa con una máquina y bombas de calor es que no hay práctico Los ejemplos de estos que entran corriendo un ciclo Carnot. Todos los dispositivos cíclicos funcionan adentro ligeramente Los ciclos diferentes determinaron por el comportamiento de los acomodamientos físicos, como se muestra adentro Divide En Capítulos 11 y 12.

 Algunos Desarrollos Históricos en la Termodinámica El progreso en entender las ciencias físicas condujo al desarrollo básico del segundo La ley de termodinámica antes de la primera ley. Una variedad ancha de personas con diferente Los fondos surtieron efecto en este área, Carnot y Kelvin entre otros, eso, combinado con

 

Los desarrollos en las matemáticas y los medicamentos, ayudados adoptivos la Revolución Industrial. Mucho De este trabajo tomó lugar en el segundo la mitad de 1800s seguidos por aplicaciones continuando En los anteriores 1900s como turbinas de vapor, los motores de gasolina gasolina y de diesel, y el moderno Los refrigeradores. Todo estas invenciones y estos desarrollos tuvieron un efecto profundo en nuestra sociedad.  ̠TH TH  ̠TH TH  ̠TL TL  ̠TL TL  ̠LO  Δ̠THP

TH T TL RESUELVA 7.27 La temperatura dio vueltas para Los motores térmicos y el calor Las bombas. EL RESUMEN

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El Acontecimiento de la Persona de Año

1660 Robert Boyle P=C/V Boyle P=C/V en la constante T (primero asfixie con gas intento de ley) 1687 leyes de _ s Isaac Newton Newton, la gravitación, la ley de movimiento 1712 Thomas Newcomen Y el Savery Tomás El primer motor práctico de vapor usando cilindro de pistón 1714 termómetro Primero Gabriel Fahrenheit de mercurio 1738 Daniel Bernoulli Forces en la hidráulica, la ecuación Bernoulli S (Ch. 9) 1742 Centígrado Anders Celsius Proposes se descaman 1765 el motor James Watt Steam que incluye un condensador separado (Ch. 11) 1787 Jaques A. Charles Ideal asfixian con gas relación entre V y T 1824 Sadi Carnot Concept de calor equipan con una máquina, indicios en la segunda ley 1827 que la ley George Ohm Ohm formuló 1839 celda Primera William Grove (Ch. 15) de combustible 1842 Julius Robert Mayer Conservation de energía 1843 James P. Joule Experimentalmente Experimentalmente midieron equivalencia de trabajo y el calor 1848 que William Thomson Lord Kelvin propone escala de temperatura absoluta basaron En el trabajo hecho por Carnot C arnot y Charles 1850 Rudolf Clausius y Más tarde, William Rankine La primera ley de conservación de energía, la Termodinámica es uno La ciencia nueva. 1865 incrementos Rudolf Clausius Entropy (Ch. 8) en un sistema cerrado (La segunda ley) 1877 Nikolaus Otto Develops el motor del ciclo Otto (Ch. 12) 1 2) 1878 J. Willard Gibbs Heterogeneous equilibria, ponga en fase regla 1882 la teoría Joseph Jo seph Fourier Mathematical de calor se trasladan 1882 Eléctricos la planta generadora en Nueva York (Ch. 11) 1893 Rudolf Diesel Develops el motor de encendido por po r compresión (Ch. 12) 1896 Henry Ford el Primer P rimer Ford (quadricycle) construido en Michigan 1927 General Electric Co. el Primer refrigerador hecho disponible para los consumidores (Ch. 11)

El RESUMEN La presentación clásica de la segunda ley de principios de  principios de termodinámica con el concepto de Los motores térmicos y los refrigeradores.  refrigeradores.  Un motor térmico produce trabajo de un reembarque de calor obtenido De un depósito termal, y su operación está limitado por la declaración Kelvin Planck. Los refrigeradores son funcionalmente así como  bombas de calor , y conducen energía por el reembarque de calor De un ambiente más frío para un ambiente más caliente, algo que no ocurrirá por sí mismo. Los Clausius que la declaración dice en vigor que el refrigerador o la bomba de calor hagan aporte del needwork Paraprocesos lograr la se tarea. Para acometer límite de dispositivos cíclicos, la idea dersibles reversible Los discuten y más alláelexplicó porestos el opuesto, a saber, procesos saber,  procesos irreve irreversibles

 

Y las máquinas imposibles. Una máquina de movimiento continuo de la primera clase viola la primera ley (La ecuación de energía), y una máquina de movimiento perpetuo de la segunda clase viola el segundo La ley de termodinámica. Las limitaciones para la actuación de motores térmicos (el (el rendimiento térmico) térmico) y el calor Las bombas o los refrigeradores (el (el coeficiente de actuación o el POLIZONTE) son mandadas por vía urgente  por lo correspondiente correspondiente Carnot. Dos  Dos proposiciones acerca del dispositivo ciclista Carnot son otro El dispositivo ciclista a Carnot. Muy de expresar la segunda ley de termodinámica en lugar de las declaraciones de Kelvin Planck o Clausius. Estas, proposiciones de lo termodinámico La temperatura absoluta, hecho por Lordconducen Kelvin, yallaestablecimiento eficiencia ciclista a Carnot. Mostramos esto absoluta La temperatura para ser lo mismo como la temperatura del gas ideal introdujo en el Capítulo 3. 266 DIVIDEN EN CAPÍTULOS SIETE LA SEGUNDA LEY DE TERMODINÁMICA Usted debería haber aprendido un número de habilidades y debería haber adquirido habilidades de estudiar esto El capítulo que le permitirá para •†Entienda los conceptos de motores térmicos, bombas de calor, y refrigeradores.   •†Tenga una idea acerca de los procesos reversibles.   •†Sepa un número de  procesos irreversibles y reconózcalos. •†Sepa lo que un ciclo Carnot es.  •†Entienda la definición de rendimiento térmico de un motor térmico.   •†Entienda la definición de coeficiente de actuación (el POLIZONTE) de una bomba de calor.   •†Sepa la diferencia e ntre la temperatura absoluta y relativa. •†Sepa los límites de rendimiento térmico tan dictado por los depósitos termales y lo   El dispositivo ciclista a Carnot. •†Tenga una idea acerca del rendimiento térmico de motores térmicos verdaderos.   •†Sepa los límites de POLIZONTE tan dictado por los depósitos termales y lo ciclista El dispositivo. •†Tenga una idea acerca del POLIZONTE de refrigeradores verdaderos. 

TECLEE CONCEPTOS Las FÓRMULAS de operador booleano AND (Toda W , Q también puede ser tasa Ù W , Ù Q) Q) El motor térmico La bomba de calor El refrigerador Factoriza esa marca Los procesos irreversibles Carnot cíclese Proposición La proposición II La temperatura absoluta El motor térmico verdadero La bomba de calor verdadera El refrigerador verdadero Las tasas de reembarque de calor WHE=QH_QL; · WHE=QH_QL;  ·ÉL = WHE QH = 1 _ 1 _ QL QH WHP=QH_QL; ² WHP=QH_QL;  ²EL CABALLO DE POTENCIA = QH QHP = QH QH_QL WREF=QH_QL; ² WREF=QH_QL;  ²= = EL LENGUAJE DE CONSULTA DEL ÁRBITRO WREF = el lenguaje de consulta

 

QH_QL La fricción, la expansión incontenible (W (W = 0), Qover _ T , la mezcla La corriente a través de un reostato, combustión, o la válvula fluye (el obturador) La adición de calor del 1_2 Isothermal QH adentro en TH  La T de proceso de expansión del 2_3 Adiabatic derriba El 3_4 el lenguaje de consulta de rechazo de calor Isothermal apagado en TL  La T de proceso de compresión del 4_1 Adiabatic sube · cualquier ≤∠TH Mismo · reversible, TL · Carnot 1 = · Carnot 2 Mismo TH , TL TL TH = el lenguaje de consulta QH · ÉL = WHE QH ≄∠≃≡≲≮≯≴∠HE = 1 _ 1 _ TL TH ² EL CABALLO DE POTENCIA = QH WHP ≄∠≃≡≲≮≯≴∠HP=TH

TH_TL ² EL LENGUAJE DE CONSULTA DEL ÁRBITRO WREF ≄∠≃ ≲≮≯≴∠

≡ TH_TL ÙQ = C_T

REF=TL

LOS PROBLEMAS DE TAREA

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