TraTRANSFERENCIA DE CALOR Y DIAGRAMA TS

TRANSFERENCIA DE CALOR Y DIAGRAMA TS La simetría entre el par (T,S) y el par (p,) en la primera e!"a!i#n $e Gi%%s s"&iere '"e, $el mism m$ '"e ls pr!ess, en parti!"lar ls !i!ls, se representan en "n $ia&rama p, tam%in p"e$en tra*arse en "n $ia&rama TS, en el !"al el e+e $e a%s!isas l $a la entrpía $el sistema y el e+e $e r$ena$as la temperat"ra

En este $ia&rama es espe!ialmente sen!illa la representa!i#n $el !i!l $e Carnt Carnt  En "n $ia&rama TS, ls pr!ess isterms sn simplemente re!tas -ri*ntales Ls pr!ess pr!ess a$ia%.ti! a$ia%.ti!s s '"e, '"e, pr ser re/ersi% re/ersi%les, les, sn a entrpí entrpía a !nstant !nstante, e, sn re!tas /erti!ales Est '"iere $e!ir '"e a "n !i!l $e Carnt le !rrespn$e simplemente "n re!t.n&"l, in$epen$ientemente $e '"e el !i!l sea pr$"!i$ a!t"an$ s%re "n &as i$eal  s%re !"al'"ier tr sistema En este $ia&rama el !alr a%sr%i$ Qc  es  es el .rea $el re!t.n&"l $elimita$ pr el la$ s"perir $el !i!l y el e+e $e a%s!isas, mientras '"e el !alr !e$i$ 0 Qf  0  0 es el .rea $el re!t.n&"l $e1ini$ pr el la$ in1erir $el !i!l y el e+e $e a%s!isas El !alr net, 0 Qc  0  0 2 0 Qf  0   0 , '"e entra en el sistema es el .rea $el re!t.n&"l $elimita$ pr el !i!l 3r el 3rimer 3rin!ipi, este .rea e'"i/ale al tra%a+ net e1e!t"a$ pr el sistema, 0 W  0  0  Si en /e* $e "na m.'"ina $e Carnt tenems "n re1ri&era$r $e Carnt, la 1i&"ra es e4a!tamente la misma, sl '"e se re!rren en senti$ p"est

ARIACION TERMICA

DE

ENTRO3IA

DE

5NA

F5ENTE

FUENTE TÉRMICA6 es "n !"erp !n !apa!i$a$ $e temperat"ra in1inita (la atm#s1era, "n !an, "n la&, "n rí, et!)

Si !nsi$erams "n sistema '"e esta e4p"est a "na 1"ente trmi!a, la /aria!i#n $e Entrpía $el 5ni/ers para el !n+"nt Sistema - Fuente Térmica , ser.6

El sistema p"e$e ser !"al'"iera $e ls est"$ia$s -asta el mment, per el me$i l !nstit"ye la 1"ente trmi!a, pr l '"e la e4presi#n (789) '"e$a6

así p"es, el si&n $e la /aria!i#n $e entrpía $e la 1"ente, $epen$er. si el !alr es saliente (:;)  entrante (<;) a 1"ente trmi!a, reempla*an$ en la (78=)6

PRODUCCION DE ENTROPIA ASOCIADACON LA TRANSFERENCIA DE CALOR La $esi&"al$a$ $e Cla"si"s en trmins $e la entrpía

p"e$e !n/ertirse en "na i&"al$a$ intr$"!ien$ "n n"e/ trmin

$n$e S&en es la producción de entropía  Representa la !anti$a$ $e entrpía pr$"!i$a en el sistema !m !nse!"en!ia $e las irre/ersi%ili$a$es internas La $esi&"al$a$ $e Cla"si"s esta%le!e, pr tant, el !riteri

Es!rita la $esi&"al$a$ $e esta 1rma p$ems enten$er la /aria!i#n $e entrpía !m s"ma $e $s trmins6 l '"e entra pr las pare$es $e%i$ al !alr inter!am%ia$ !n el am%iente m.s l '"e se pr$"!e en el prpi sistema Otra 1rma $e interpretarl es es!ri%ien$ la i&"al$a$ anterir !m

Cm se /e m.s a%a+, la /aria!i#n $e entrpía $e "n 1! es Q > T , sien$ Q el !alr  '"e entra en el 1! En la inte&ral anterir 2 $ Q es la !anti$a$ $e !alr '"e sale $el sistema y pr tant entra en el 1! a temperat"ra T  Al s"mar para t$s ls 1!s estams !al!"lan$ la /aria!i#n ttal $e entrpía $el am%iente, Ns '"e$a entn!es

!n l '"e la entrpía &enera$a en el sistema y la /aria!i#n $e entrpía $el "ni/ers sn !anti$a$es e'"i/alentes

3ERDIDA DE 3OTENCIA DE TRA?A@O ASOCIADA CON LA TRANSFERENCIA DE CALOR

Si tenems "na m.'"ina '"e tma "n !alr 0 Qc  0 $e "n 1! !aliente a temperat"ra T c   y entre&a "n !alr 0 Qf  0 a "n a T f,  el 3irmer 3in!ipi $e la term$in.mi!a ns $i!e '"e

3r l la$, la pr$"!!i#n $e entrpía, se&n a!a%ams $e /er es

De a'"í p$ems $espe+ar el !alr entre&a$ al 1! 1rí

Esta e!"a!i#n ns $i!e '"e •

E4iste siempre "n !alr entre&a$ al 1! 1rí, est es, se /eri1i!a el en"n!ia$

•

$e Bel/in:3lan! 3ara "na !anti$a$ 1i+a '"e se tma $el 1! !aliente, si se &enera entrpía, es $e!ir, si la m.'"ina es irre/ersi%le, la !anti$a$ $e !alr $e $ese!- es mayr '"e si n se &enerara Di!- en tras pala%ras, se $esper$i!ia m.s ener&ía, p"es "na /e* '"e /a a parar al 1! 1rí (nrmalmente el am%iente '"e ns r$ea) ya n es til para pr$"!ir tra%a+ a$i!inal

S"stit"yen$ este !alr en la e4presi#n $el tra%a+ %tenems la rela!i#n

La !anti$a$ entre parntesis es el ren$imient $e "na m.'"ina re/ersi%le '"e pere entre las temperat"ras T c   y T c  3r ell, esta e!"a!i#n se p"e$e es!ri%ir  '"e ns $i!e '"e "na m.'"ina irre/ersi%le pr$"!e mens tra%a+ '"e "na re/ersi%le, pr'"e "na parte $el !alr se $esper$i!ia $e 1rma irre!"pera%le Este trabajo perdido es prpr!inal a la entrpía !rea$a

C"ant m.s entrpía estems &eneran$, m.s tra%a+ pten!ial se pier$e y mens pr$"!e la m.'"ina En trmins $el ren$imient, p$ems es!ri%ir la e!"a!i#n anterir !m

l '"e ns e4presa el terema $e Carnt6 el m.4im ren$imient l %tenems !n "na m.'"ina re/ersi%le, y a partir $e a-í empe*ams a per$er e1i!ien!ia, prpr!inalmente a la entrpía &enera$a (para "na entra$a $e !alr siempre la misma) Tam%in p"e$en e4presarse ests res"lta$s en trmins $el tra%a+ '"e '"erems %tener $e la m.'"ina

'"e ns $i!e '"e, si '"erems %tener "n tra%a+ $a$, !"ant m.s irre/ersi%le sea la m.'"ina m.s !alr ne!esitams tmar $el 1! !aliente y m.s !alr $e $ese!- arr+ams al 1! 1rí .