Termodinamica - Cengel 7th - espanhol

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LA SEGUNDA LEY DE LA TERMODINÁMICA
o bien,
También es posible expresarla como
h ter W neto,salida
Q entrada
(6-4)
h ter 1 Q salida
Q entrada
(6-5)
Depósito de alta temperatura
a T H
Q H
dado que W neto,salida Q entrada – Q salida .
Los dispositivos cíclicos de interés práctico como las máquinas térmicas,
los refrigeradores y las bombas de calor operan entre un medio de alta temperatura
(o depósito) a temperatura T H y otro de baja temperatura (o depósito) a
temperatura T L . Para uniformar el tratamiento de máquinas térmicas, refrigeradores
y bombas de calor, se definen estas dos cantidades:
MT
W neto,salida
Q H magnitud de la transferencia de calor entre el dispositivo cíclico y el
medio de alta temperatura a temperatura T H
Q L magnitud de la transferencia de calor entre el dispositivo cíclico y el
medio de baja temperatura a temperatura T L
Q L
Depósito de baja temperatura
a T L
Observe que Q L y Q H están definidas como magnitudes, por lo tanto son cantidades
positivas. La dirección de Q H y Q L se determina fácilmente mediante
inspección. Entonces, el trabajo neto y las relaciones de eficiencia térmica
para cualquier máquina térmica (mostrada en la figura 6-13) también se pueden
expresar como
FIGURA 6-13
Esquema de una máquina térmica.
y
o bien,
W neto,salida Q H Q L
h ter W neto,salida
Q H
h ter 1 Q L
Q H
(6-6)
FIGURA 6-14
Incluso las máquinas térmicas más
eficientes rechazan casi la mitad de la
energía que reciben como calor de
desecho.
La eficiencia térmica de una máquina térmica siempre es menor a la unidad
porque Q L y Q H se definen como cantidades positivas.
La eficiencia térmica es una medida de qué tan eficientemente una máquina
térmica convierte el calor que recibe en trabajo. Las máquinas térmicas se
construyen con el propósito de convertir el calor en trabajo, de ahí que los
ingenieros traten constantemente de mejorar las eficiencias de estos dispositivos
dado que mayor eficiencia significa menos consumo de combustible y por
lo tanto menores costos y menos contaminación.
Las eficiencias térmicas de dispositivos que producen trabajo son relativamente
bajas. Los motores ordinarios de automóviles de ignición por chispa
tienen una eficiencia térmica de alrededor de 25 por ciento. Es decir, un motor
de automóvil convierte cerca de 25 por ciento de la energía química de la
gasolina en trabajo mecánico. Este número es tan alto como 40 por ciento
de los motores diesel y las grandes centrales de turbinas de gas, y tan alto
como 60 por ciento de las grandes centrales eléctricas que funcionan con gas
y vapor. Así, incluso con las máquinas térmicas más eficientes disponibles en
la actualidad, casi la mitad de la energía suministrada termina en ríos, lagos o
en la atmósfera como energía de desecho o inútil (Fig. 6-14).