Page 823 - Quimica - Undécima Edición

T c
e eficiencia 5 a1 2 b 3 100%
Depósito de calor T h T h
T h 2 T c
5 3 100%
T h
Máquina térmica Trabajo Por consiguiente, la efi ciencia de una máquina térmica está dada
por la diferencia de temperatura entre el depósito de calor y el
disipador térmico (ambos en kelvins), dividida entre la tempera-
tura del depósito de calor. En la práctica se toma (T h 2 T c ) tan
grande como sea posible, pero debido a que T c no puede ser cero
Disipador térmico T c
y T h no puede ser infi nito, la efi ciencia de la máquina térmica
nunca podrá ser de 100%.
En una planta generadora de energía eléctrica, el vapor
Transferencias de calor durante el funcionamiento de una sobrecalentado a unos 560°C (833 K) se utiliza para activar una
máquina térmica.
turbina para la generación de electricidad. La temperatura del
disipador térmico es alrededor de 38°C (o 311 K). La efi ciencia
cantidad de calor fl uye desde el depósito de calor (a temperatura está dada por
T h ) hacia el interior de la máquina. A medida que ésta trabaja, se
833 K 2 311 K
cede una parte del calor a los alrededores, o al disipador térmico eficiencia 5 3 100%
(a temperatura T c ). Por defi nición, la efi ciencia de una máquina 833 K
5 63%
térmica es:
En la práctica, debido a la fricción, la pérdida de calor y otras
trabajo útil producido complicaciones, la efi ciencia máxima de una turbina de vapor es
eficiencia 5 3 100% cercana a 40%. Por lo tanto, por cada tonelada de carbón utili-
suministro de energía
zado en una planta generadora de energía, ¡una fracción de 0.40
El análisis basado en la segunda ley muestra que la efi ciencia ton genera electricidad, en tanto que el resto termina calentando
también se puede expresar como los alrededores!

o, en general,

¢G° reac 5 ©n¢G° f (productos) 2 ©m¢G° f (reactivos) (17.12)

donde m y n son los coefi cientes estequiométricos. El término
G° f es la energía libre
estándar de formación de un compuesto , es decir, es el cambio de energía libre que se
presenta cuando se sintetiza 1 mol del compuesto a partir de sus elementos en sus estados
estándar. Para la combustión del grafi to:
C(grafito) 1 O 2 (g) ¡ CO 2 (g)

el cambio de energía libre estándar [a partir de la ecuación (17.12)] es

¢G° reac 5 ¢G° f (CO 2 ) 2 [¢G° f (C, grafito) 1 ¢G° f (O 2 )]

Como en el caso de la entalpía estándar de formación (página 254), defi nimos como cero
la energía libre estándar de formación de cualquier elemento, en su forma alotrópica es-
table, a 1 atm y 25°C. Así,

¢G° f (C, grafito) 5 0 y ¢G° f (O 2 ) 5 0
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