Page 440 - Física Tippens: Conceptos y Aplicaciones, Séptima Edición Revisada

La termodinámica es la ciencia que estudia la conversión del La segunda ley de la termodinámica impone restricciones
calor en trabajo o el proceso inverso, la conversión del trabajo a la posibilidad de satisfacer la primera. En suma, indica
en calor. Hemos visto que en esos procesos no sólo se debe que en todo proceso tiene lugar cierta pérdida de energía a
conservar la energía, sino que también hay límites para la efi­ causa de las fuerzas de fricción u otras fuerzas de disipa­
ciencia. A continuación se enumeran los principales concep­ ción. Un motor 100% eficiente, o sea, que convierte todo el
tos presentados en el capítulo. calor de entrada en un trabajo útil de salida, no es posible.
En general, una máquina térmica se representa tal como
• La primera ley de la termodinámica es un replanteamien­
se muestra en la figura 20.10. El significado de los símbo­
to del principio de la conservación de la energía. Indica
los empleados en las ecuaciones siguientes puede tomarse
que el calor neto A Q impartido a un sistema es igual al
de ella. El trabajo que realiza la máquina es la diferencia
trabajo neto A W realizado por el sistema más el cambio
entre el calor de entrada y el de salida.
neto de la energía interna AU del sistema. Simbólica­
mente, W = Qcnt ~ Qsai Trabajo (kcal o J)
Primera ley de
AQ = AW + A U La eficiencia e de un motor es la razón entre la salida de
la termodinámica
trabajo y la entrada de calor. Se puede calcular para un
En termodinámica, el trabajo AW suele realizarse sobre motor ideal con cualquiera de las relaciones siguientes:
un gas. En esos casos el trabajo se representa en términos
de la presión y el volumen. Un diagrama P-V es útil tam­
bién para medir AW. Si la presión es constante,
AW = P AV

AW = área bajo la curva P-V
Se presentan casos especiales de la primera ley cuando
una de las cantidades no se somete a un cambio. El refrigerador es una máquina térmica que funciona al
revés. Una medida del rendimiento de esos aparatos es el
a. Proceso adiabático
grado de enfriamiento que se obtiene a cambio del trabajo
AQ = 0 AW= -A U que es necesario introducir en el sistema. El enfriamiento
b. Proceso isocórico se produce a causa de la extracción del calor Qfúo del de­
AV = 0 AW = 0 AQ = AU pósito de enfriamiento. El coeficiente de rendimiento K
se obtiene ya sea con
c. Proceso isotérmico
AT = 0 AU = 0 AQ = AW
d. Proceso isobárico
AP = 0 AW = P AV

Conceptos clave

calor 404 máquina de Carnot 414 refrigerante 419
ciclo de Carnot 414 máquina ideal 415 segunda ley de la termodinámica 418
coeficiente de rendimiento 418 máquina térmica 414 termodinámica 404
compresor 419 primera ley de la termodinámica 406 trabajo 404
condensador 419 proceso adiabático 410 válvula de estrangulamiento 419
depósito de almacenamiento de proceso de estrangulamiento 410
líquido 419 proceso isobárico 408
diagrama P-V 408 proceso isocórico 411
equilibrio termodinámico 413 proceso isotérmico 412
evaporador 419 proceso isovolumétrico 411
función de la energía interna 406 refrigerador 418

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