Ciclo de Carnot
Se
produce cuando un equipo que trabaja absorbiendo una cantidad
de calor Q1 de
la fuente de alta temperatura, cede un calor Q2 a
la de baja temperatura produciendo un trabajo sobre el exterior.
—
Una máquina
térmica que realiza este ciclo se denomina máquina de Carnot.
—Como todos los procesos que tienen
lugar en el ciclo ideal son reversibles, el ciclo puede invertirse.
—La máquina absorbe calor de la
fuente fría y cede calor a la fuente
caliente, teniendo que suministrar trabajo
a la máquina. Si el
objetivo de esta máquina es extraer calor de la fuente fría
se
denomina máquina
frigorífica,
y si es ceder calor a la fuente
caliente, bomba
de calor.
Una máquina
frigorífica es
un tipo de máquina
cinética generadora que transforma algún tipo de
energía
cinética en energía
térmica para obtener y mantener en un
recinto una temperatura menor que la
temperatura exterior.
Una
máquina frigorífica debe contener como mínimo los
cuatro siguientes elementos:
—El compresor
—El condensador
—Dispositivo de expansión
—Evaporador
Una bomba
de calor es
una máquina que transfiere
energía térmica desde una fuente fría (de
bajo nivel
térmico o baja temperatura) a otra más caliente (de nivel
térmico
más alto o de mayor temperatura).
Para
lograrlo es necesario un aporte de trabajo, pues
de acuerdo con
la segunda ley de la termodinámica, el
calor se dirige de manera
espontánea de una fuente
caliente a otra fría, hasta que sus temperaturas se
igualen, y no al revés.
Se
dividen en procesos isotermos (a
temperatura constante) y dos adiabáticos
(aislados
térmicamente).
ØExpansión
isoterma: Se
parte de una situación en
que el gas se encuentra al mínimo volumen del ciclo y
a
temperatura T1 de
la fuente caliente.
ØExpansión adiabática:
hace que el gas se enfríe
hasta alcanzar exactamente la temperatura T2 en el
momento en que el gas
alcanza su volumen máximo. Al
enfriarse disminuye su energía interna, con lo
que
utilizando un razonamiento análogo al anterior proceso:
Maquina de vapor
Es
un motor de combustión externa que transforma
la energía
térmica de una cantidad de agua en energía
mecánica.
El
ciclo de trabajo se realiza en dos etapas:
Se
genera vapor de agua por el calentamiento en
una caldera cerrada herméticamente, lo cual produce la
expansión del
volumen de un cilindro empujando
un pistón. Mediante un mecanismo de
biela - manivela,
el movimiento lineal alternativo del pistón del cilindro
se
transforma en un movimiento de rotación que acciona,
por ejemplo, las
ruedas de una locomotora o el rotor de
un generador eléctrico.
Una vez alcanzado el final de
carrera el émbolo retorna a su posición inicial y
expulsa
el vapor de agua utilizando la energía cinética de
un volante de inercia.
El
vapor a presión se controla mediante una serie
de válvulas de entrada
y salida que regulan la
renovación de la carga; es decir, los flujos del vapor
hacia y desde el cilindro.
El
motor o máquina de vapor se utilizó extensamente
durante la Revolución
Industrial, en cuyo desarrollo tuvo
un papel relevante
para mover máquinas y aparatos tan
diversos como bombas,
locomotoras, motores marinos,
etc. Las modernas máquinas
de vapor utilizadas en la
generación de energía eléctrica
no son ya
de émbolo o desplazamiento positivo como las
descritas, sino que son turbo máquinas; es decir, son
atravesadas
por un flujo continuo de vapor y reciben la
denominación
genérica de turbinas de vapor. En la
actualidad la máquina
de vapor alternativa es un motor
muy poco usado salvo
para servicios auxiliares, ya que
se ha visto desplazado especialmente
por el motor
eléctrico en la maquinaria industrial y
por el motor de
combustión interna en el transporte.
Entropía y desorden
Cuando
la energía es degradada, dijo Boltzmann, se
debe a que los átomos asumen un estado más
desordenado. Y la entropía es un
parámetro del
desorden: ésa es la concepción profunda que se
desprende de la
nueva interpretación de Boltzmann. Por
extraño que parezca, se puede crear una medida para el
desorden; es la
probabilidad de un estado particular,
definido aquí como el número de formas en
que se
puede armar a partir de sus átomos.
Suele
considerarse que la entropía es el desorden de
un sistema, es decir, su grado
de homogeneidad. Un
ejemplo doméstico sería el de lanzar un vaso de cristal
al
suelo: tenderá a romperse y a esparcirse, mientras
que jamás será posible que,
lanzando trozos de cristal,
se construya un vaso por sí solo.
Video
https://www.youtube.com/watch?v=BfbtunLGHCI
