Semana 7 termodinamica

Tarea 7. Termodinámica

1. Indique la importancia industrial de la existencia de refrigeradores como aplicación del ciclo de Carnot (3 puntos).

La importancia del funcionamiento del refrigerador como aplicación del ciclo de Carnot, es lograr la máxima eficiencia posible, menor trabajo requerido y menor irreversibilidades del proceso. El ciclo de Carnot se lleva acabo en cuatro etapas reversibles (dos isotérmicas y dos adiabáticas), y en todo proceso se debe mantener el equilibrio térmico y mecánico en todo momento.

La maquina frigorífica, el cual es un dispositivo que transfiere calor desde un foco frio hacia un foco caliente gracias al suministro de un trabajo de entrada, es un proceso “real” ya que posee irreversibilidades que la hace ser menos eficiente que el ciclo de Carnot, el cual es un ciclo ideal y reversible cuya eficiencia es la máxima teórica posible.

La razón de la existencia del ciclo de Carnot, es establecer un objetivo para la maquina frigorífica de lograr la mayor eficiencia posible, menor fricción de fluido, agitación mecánica, ruido, perdida de calor, entre otras irreversibilidades existentes. Una maquina frigorífica jamás tendrá la misma eficiencia que la de Carnot, ya que el refrigerador toma en cuenta la transferencia de calor y trabajo con irreversibilidades, en cambio el ciclo de Carnot solo relaciona la temperatura mínima y máxima de ambos focos.

2. Compare la importancia que tiene el pistón y el cilindro dentro del motor de combustión interna ya sea a Gasolina o Diésel (3 puntos).

La importancia del pistón y el cilindro, es que son las piezas responsables de los cambios de estado del ciclo termodinámico a analizar.  Para un ciclo determinado, el pistón se mueve arriba y abajo dos veces, lo que representa un ciclo de cuatro tiempos que consiste en dos recorridos ascendentes y dos descendentes. Consiste en los siguientes procesos:

1. Tiempo de admisión 𝑂 → 𝐴, el pistón se mueve hacia arriba y una mezcla de aire y combustible entra en el cilindro a presión atmosférica. Esta es la parte de entrada de energía del ciclo: la energía entra al sistema

1. Tiempo de compresión 𝐴 → 𝐵, el pistón se mueve hacia arriba, la mezcla se comprime adiabáticamente y aumenta la temperatura, se consume trabajo.

1. Proceso de combustión 𝐵 → 𝐶 se presenta cuando la bujía produce chispa, mientras el pistón está en su posición mas alta. La presión y temperatura de la mezcla aumentan, el volumen se mantiene constante.

1. En el tiempo de trabajo 𝐶 → 𝐷, el gas se expande adiabáticamente, aumenta el volumen y disminuye la temperatura. El gas realiza trabajo bajo al empujar el pistón hacia abajo.

1. En el proceso 𝐷 → 𝐴, una válvula de escape se abre conforme al pistón alcanza la parte mas baja y la presión disminuye. El pistón está casi fijo y el volumen es constante.

1. En esta fase de escape 𝐴 → 𝑂, el pistón se mueve hacia arriba mientras la válvula de escape permanece abierta. Los gases residuales se expulsan a presión atmosférica y el volumen disminuye. Después el ciclo se repite.

3. Reconozca la importancia de la entropía en la segunda ley de la Termodinámica. Indique un ejemplo de tipo industrial que se podría aplicar a cada tipo de entropía vista en esta semana (3 puntos).

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