máquina de Carnot
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?
2
= 0, ?2 = ?2 > 0.
(3)
. Se pone en con c o con e cndro fuen e de caor
de empera ura T1 y e gas comenza a comprmrse, pero no aumen a su empera ura porque va cedendo caor a a fuen e fra. Duran e es a par e de cco se hace rabao sobre e gas pero, como a empera ura permanece cons an e, a energa n erna no camba y e rabao es absorbdo en forma de caor por a fuen e0 ?
3
= ?3 < 0, ?3 = 0.
(4) ompres n adabá ca. La fuen e se re ra en e momen o adecuado para que duran e e res o de a compres n e gas eeve su empera ura has a acanzar exac amen e e vaor a msmo empo que e voumen de gas acanza su vaor mnmo . Duran e es a e apa no hay n ercambo de caor y e rabao reazado sobre e gas se conver e en energa n erna0 ?
4
= 0, ?4 = ?4 < = 0.
½ ïor a ïrmera Ley de a Termodnámca, en cada cco a máquna reaza un
rabao mecánco ? gua a caor ? ransferdo de a, o cua se puede comprobar usando as guadades ob endas en cada cco0 ? =?
1
+?
3
= ?1 + ?3.
Donde a segunda guadad se ob ene de 1) y 3). ïor o ro ado, e es ado de gas a ermnar un cco es e msmo que a comenzaro, por o que e cambo de su energa n erna debe ser cero0 ?1 + ?2 + ?3 + ?4 = 0. De es a guadad y de 1), 2), 3) y 4) se deduce que ? ? . ïor o an o ? = ?1 + ?3 = ?1 + ?2 + ?3 + ?4 = ?. E rendmen o de una máquna de arno (e cocen e en re e caor absorbdo y e rabao desempeñado) es máxmo y, sendo 2 a empera ura de foco fro y 1 a de foco caen e, puede cacuarse como0
½ ïara demos raro supondremos que no se cumpe e eorema, y se verá que e no cumpmen o ransgrede a segunda ey de a ermodnámca. Tenemos pues dos máqunas, una amada X y o ra, de arno , R, operando en re as msmas fuen es ,
rmcas y absorbendo e msmo caor de a caen e. omo suponemos que y por defnc n p
Donde y deno an e rabao producdo y e caor ceddo a a fuen e fra respec vamen e, y os subndces a máquna a a que se referen.
omo R es reversbe, se e puede hacer funconar comomáquna frgorfca.
omo , a máquna X puede sumns rar a R e rabao que neces a para funconar como máquna frgorfca, y X producrá un rabao ne o . A funconar en sen do nverso, R es á absorbendo caor cedendo caor a a caen e.
de a fuen e fra y es á
E ss ema formado por as dos máqunas funcona cccamen e reazando un
rabao e n ercambando un caor con una únca fuen e
rmca, o cua va en con ra de segundo prncpo de a ermodnámca. ïor o an o0
gua que an es, suponemos que no se cumpe e eorema y veremos que se voará e segundo prncpo. Sean R1 y R2 dos máqunas reversbes, operando en re as msmas fuen es rmcas y absorbendo e msmo caor de a caen e, con ds n os rendmen os. S es R1 a de menor rendmen o, en onces
.
nvr endo R1, a máquna R2 puede sumns rae e rabao
rabae como máquna frgorfca, y R2 producrá un rabao
para que .
E ss ema formado por as dos máqunas funcona cccamen e reazando un
rabao e n ercambando un caor fuen e rmca, o cua va en con ra de a segunda ey. ïor o an o0 p
con una únca
p
E cco de arno se produce cuando una máquna rabaa absorbendo una can dad de caor Q1 de a fuen e de a a empera ura y cede un caor Q2 a a de baa
empera ura producendo un rabao sobre e ex eror. E rendmen o vene defndo, como en odo cco, por p
p
p
Y, como se verá adean e, es mayor que cuaquer máquna que funcone cccamen e en re as msmas fuen es de empera ura. Una máquna rmca que reaza es e cco se denomna máquna de arno .
omo odos os procesos que enen ugar en e cco dea son reversbes, e cco puede nver rse. En onces a máquna absorbe caor de a fuen e fra y cede caor a a fuen e caen e, enendo que sumns rar rabao a a máquna. S e obe vo de es a máquna es ex raer caor de a fuen e fra se denomnamáquna frgorfca, y s es apor ar caor a a fuen e caen e, bomba de caor.
V Un refrgeran e es un produc o qumco qudo o gas, fácmen e cuabe, que se u za para servr de medo ransmsor de caor en re o ros dos en una máquna rmca, y concre amen e en apara os de refrgerac n. Los prncpaes usos son os refrgeradores y os acondconadores de are. E prncpo de funconamen o de agunos ss emas de refrgerac n se basa en un cco de refrgerac n, que ene agunas sm udes con e cco de arno y u za refrgeran es como fudo de rabao.
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