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41S Capítulo 20 Termodinámica
2 e n t
Figura 20.15 El ciclo diésel ideal.
Un segundo tipo de máquina de combustión interna es la diésel. En ella el aire se comprime
a alta temperatura y presión hasta cerca del extremo superior del cilindro. El combustible
diésel que se inyecta en el cilindro en este punto, se enciende y empuja el pistón hacia abajo.
El ciclo diésel ideal se muestra en el diagrama P-V en la figura 20.15. Empezando en a, se
comprime el aire adiabáticamente hasta el punto b, donde se inyecta el combustible diésel.
Este combustible se enciende por el aire caliente, liberando una cantidad de calor Qema una
presión casi constante (línea be). El resto de la fase de trabajo consiste en una dilatación adiabática
hasta el punto d, realizando trabajo externo. Durante las fases de admisión y expulsión,
el gas se enfría a volumen constante hasta el punto a, perdiendo una cantidad de calor Q
La eficiencia de una máquina diésel está en función de la razón de compresión (V/V,) y de la
razón de expansión (V /V ).
Refrigeración
Se puede pensar que un refrigerador es una máquina térmica que opera en sentido inverso.
Un esquema de un refrigerador aparece en la figura 20.16. Durante cada ciclo, un compresor
o un dispositivo similar proporciona trabajo mecánico W al sistema, extrayendo una cantidad
de calor Q de un depósito frío y cediendo una cantidad de calor Qc¡¡¡ a un depósito caliente.
De acuerdo con la primera ley, el trabajo de entrada está dado por
Temperatura alta
Scalor í T .. J calor
Máquina
térmica,-
AW- £2calor- Qfrú
Qfrío | ^frío
W = G calor - 2 frí0
La eficiencia de cualquier refrigerador se determina por la cantidad de calor QMq extraída con
el mínimo gasto de trabajo mecánico W. De este modo, la razón QítíJW es una medida de
la eficiencia de enfriamiento del refrigerador y se le llama su coeficiente de rendimiento K.
Simbólicamente,
K =
Q frío
Qfrío
^ £2calor Qfrío
La eficiencia máxima puede expresarse en términos de temperaturas absolutas:
(20.11)
l^ 'c n ip c u tlu i'a baja
Figura 20.16 D iagram a
de un refrigerador.
K =
T frío
(20.12)