UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA FACULTAD DE TECNOLOGIA DE LA INDUSTRIA INGENIERIA MECÁNICA Trabajo de Termodinámica II Incremento de la entropía y trabajo perdido.
AUTOR Br.
Kenneth Steven Pérez.
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DOCENTE Ing.
Mario José García.
GRUPO 3T1 – 3T1 –Mec. Mec.
Managua, 05 de Septiembre de 2016
INTRODUCCIÓN
En el presente reporte se muestran dos
conceptos de mucha importancia en el
aprendizaje de la termodinámica como lo son el principio de incremento de la entropía y el análisis del trabajo perdido. En la primera parte trata del principio de incremento de la entropía el cual involucra procesos
irreversibles la cual estipula La entropía no puede ser destruida, pero
puede ser creada", según nos dice el segundo principio. En una maquina la segunda parte aborda el análisis de trabajo perdido el cual se profundiza en los diferentes factores que intervienen en el desaprovechamiento total en una maquina o dispositivo como tales son las fricción y diferencias de temperaturas infinitesimales que posteriormente se detallara
1. Principio de Incremento de la Entropía Este principio establece que cuando se lleva a cabo un proceso termodinámico irreversible ocurre una generación de entropía y dicta “la entropía de un sistema aislado durante un proceso siempre se incrementa o, en el caso límite de un proceso reversible, permanece constante, es decir, nunca disminuye”. Esta entropía generada es completamente a la presencia de “irreversibilidades”. Cuando se tiene un ciclo formado por dos procesos, el primero 1-2 que puede ser reversible o irreversible, y de 2-1 internamente reversible se puede aplicar la desigualdad de Clausius. La generación de entropía siempre es positiva y no es una propiedad del sistema. Cuando se trabaja en un sistema aislado, como la transferencia de calor es cero. Si se considera a un sistema más sus alrededores como un solo sistema aislado, la suma de los cambios de entropía es igual a la generación de entropía pues no hay transferencia de calor ni de entropía. Todos los procesos reales son irreversibles. Se producen a una velocidad con diferencia s finitas de temperatura y de presión entre las diferentes partes de un sistema o entre un sistema y el medio ambiente. En mecánica se introducen los conceptos de energía, cantidad de movimiento y otros porque se conservan. La entropía no se conserva, sin embargo, excepto en los procesos reversibles y esta propiedad no familiar, o falta de propiedad de la función entropía, es una razón del por qué existe cierto misterio sobre el concepto de entropía. Cuando se mezcla un vaso de agua caliente con uno de agua fría, el calor entregado por el agua caliente es igual al recibido por el agua fría, sin embargo la entropía del agua caliente disminuye y la del agua fría aumenta; pero el aumento es mayor que la disminución por lo que la entropía total del sistema aumenta. De donde ha salido esta entropía adicional? La respuesta es que ha sido creada durante el proceso de mezcla. Por otra parte, una vez que fue creada, la entropía no puede ser destruida. El universo debe cargar con este aumento de entropía. "La energía no puede ser creada ni destruida", nos dice el primer principio de la termodinámica. “La entropía no puede ser destruida, pero puede ser creada", nos dice el segundo principio.
2. Trabajo perdido Es el potencial de trabajo desperdiciado durante un proceso como resultado de irreversibilidades, y se define una eficiencia según la segunda ley . Ningún proceso real es verdaderamente reversible, en consecuencia alguna energía se destruye durante un proceso. Entonces, la energía del universo que puede ser considerada como un sistema aislado está disminuyendo continuamente. Mientras más irreversible sea un proceso, más grande será la destrucción de energía durante ese proceso. El principio de disminución de energía no implica que la energía de un sistema no pueda aumentar. El cambio de energía de un sistema puede ser positivo o negativo durante un proceso pero la energía destruida no puede ser negativa. El trabajo perdido se calcula comparando con una maquina reversible de Carnot que opere entre las mismas fuentes. Las irreversibilidades como la fricción, el mezclado, las reacciones químicas, la transferencia de calor debida a una diferencia finita de temperatura, la expansión libre, la compresión o expansión sin cuasi equilibrio, siempre generan entropía y cualquier cosa que genera entropía siempre destruye la energía. La energía destruida es proporcional a la entropía generada. Para una máquina térmica el que el rendimiento de una máquina térmica sea siempre inferior al de una máquina reversible permite definir el trabajo perdido como la diferencia entre el que podría haber realizado la máquina y que realiza de verdad.
