Eficiencia energética

De esta forma los procesos termodinámicos pueden ser interpretadoscomo el resultado de la interacción de un sistema con otro tras ser eliminadaalguna ligadura entre ellos, de forma que finalmente los sistemas se encuentrenen equilibrio (mecánico, térmico y/o material) entre sí.

De una manera menos abstracta, un proceso termodinámico puede servisto como los cambios de un sistema, desde unas condiciones iniciales hastaotras condiciones finales, debidos a la desestabilización del sistema.

PROCESO TERMODINAMICO

Qf

Una máquina térmica lleva a cierta sustancia de trabajo a través de un proceso de un ciclo durante el cual 1) la energía térmica se absorbe de una fuente a alta temperatura, 2) la máquina realiza trabajo, y 3) la máquina expulsa energía térmica a una fuente de menor temperatura.

Esta fórmula muestra que una máquina tiene un 100% de eficiencia sólo sí Qf = 0. Es decir, no se entrega energía térmica al reservorio frío.

Refrigeradores y bombas

BOMBA DE CALOR CICLO DE REFRIGERACIÓN

La eficacia de la bomba de calor, en el modo de calentamiento, se describe en función de un número conocido como el coeficiente de realización, CDR.Éste se define como la razón entre el calor transferido al depósito y el trabajo que se requiere para transferir el calor: CDR (bomba de calor)

Una máquina térmica en un ciclo de Carnot que opere a la inversa constituye una bomba de calor; de hecho, es la bomba de calor con el coeficiente de rendimiento más alto posible para las temperaturas entre las cuales opera. El máximo coeficiente de realización esCDRf (bomba de calor) = Tc/Tc-Tf

El teorema de Carnot puede enunciarse como sigue:Ninguna máquina térmica real que opera entre dos depósitos térmicos puede ser más eficiente que una máquina de Carnot operando entre los mismos dos depósitos.Describiremos brevemente algunos aspectos de este teorema.Primero supondremos que la segunda ley es válida. Luego, imaginamos dos máquinas térmicas que operan entre los mismos depósitos de calor, una de las cuales es una máquina de Carnot con una eficiencia ec, y la otra, cuya eficiencia, e, es más grande que ec.Si la máquina más eficiente se opera para accionar la máquina de Carnot como un refrigerador, el resultado neto es la transferencia de calor del depósito frío al caliente. De acuerdo con la segunda ley, esto es imposible. En consecuencia, la suposición de que e > ec debe ser falsa.

LA MAQUINA DE CARNOT

Eficiencia de la máquina de Carnot•Proceso A B

Qc = WAB = nRTc lnVB/VA

•Proceso B C

TcVB-1 = TfVC

-1

•Proceso C D

Qf = |WCD| = nRTf lnVC/VD Qf /Qc = Tf ln(VC/VD) / Tc ln(VB/VA) •Etapa final, D A

TcVA-1 = TfVD

-1 de aquí VB/VA = VC/VD

Se deduce que: eC = 1 – Qf /Qc = 1 – Tf /Tc

CICLO OTTOEl motor de gasolinas puede describirse mediante el ciclo Otto, el cual se

ilustra en la figura

EL MOTOR DIESEL

En el motor Diesel se comprime aire con una razón de compresión mayor que en el motor Otto. El combustible es inyectado en el punto máximo de la compresión.Los procesos O -> A, A -> B, D -> A y A -> O son iguales que en el ciclo Otto.El proceso B -> C corresponde a una expansión isobárica cuando el combustible es inyectado y se enciende. En este proceso hay una entrada de calor QC.El proceso C -> D es una expansión adiabática de los gases calientes.

Eficiencia del ciclo diesel