Este documento presenta las respuestas a un cuestionario sobre conceptos de máquinas térmicas. Explica términos como eficiencia térmica, máquina térmica de Carnot, enunciado de Clausius, refrigerador, bomba de calor, procesos reversibles e irreversibles, ciclo de Carnot y entropía. También describe los componentes de una turbina de gas y señala que la segunda ley de la termodinámica introduce los conceptos de eficiencia y rendimiento térmico.

1. UNIVERSIDAD POLITECNICA DE ZACATECAS
INTEGRANTE:
IVÁN ALEJANDRO SANTANA CABRAL.
MAESTRA:
DIANA ISABEL VÁZQUEZHUERTA
MATERIA:
TERMODINÁMICA
GRUPO:
2.1
CARRERA:
INGENIERIA INDUSTRIAL
CUATRIMESTRE:
2°
TRABAJO:
CUESTIONARIOSOBRE CONCEPTOSDE MÁQUINAS TÉRMICAS.

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INTRODUCCION:
Una Máquina Térmica se puede definir como un dispositivo que funciona en un
ciclo termodinámico y que realiza cierta cantidad de trabajo neto positivo a través
de la transferencia de calor desde un cuerpo a temperatura elevada y hacia un
cuerpo a baja temperatura. Con frecuencia el término máquina térmica se utiliza
en un sentido más amplio que incluye a todos los dispositivos que producen
trabajo. Entre las que tenemos las maquinas refrigerantes y las bombas de calor.
El mejor ejemplo de estas maquinas térmicas son los refrigeradores y bombas de
calor que tienen como fin enfriar o calentar un entorno. Una máquina térmica es un
conjunto de elementos mecánicos que permite intercambiar energía, generalmente
a través de un eje, mediante la variación de energía de un fluido que varía su
densidad significativamente al atravesar la máquina. Se trata de una máquina de
fluido en la que varía el volumen específico del fluido en tal magnitud que los
efectos mecánicos y los efectos térmicos son interdependientes.
UNIDAD V
CUESTIONARIO SOBRE CONCEPTOS DE MÁQUINAS TÉRMICAS
1. Mencione qué establecela segunda ley de la termodinámica.
La cual afirma que los procesos ocurren en cierta dirección y que la energía tiene
calidad así como cantidad. Un proceso no puede tener lugar a menos que
satisfaga tanto la primera como la segunda ley de la termodinámica.
2. ¿Qué diferencia existe entre la primera y la segunda ley de la
termodinámica?
Que en la primera ley de la termodinámica se enfoca a la conservación de la
energía en sistemas cerrados, además de que en la primera ley de la
termodinámica no restringe la dirección de un proceso, pero satisfacerla no
asegura que en realidad ocurra el proceso. Esta falta de adecuación de la primera
ley para identificar si un proceso puede tener lugar se remedia introduciendo otro
principio general, la segunda ley de la termodinámica.
3. ¿Cómo se define la eficiencia térmica?
Es una medida adimensional rendimiento de un dispositivo que utiliza energía
térmica, tal como un motor de combustión interna, una turbina de vapor o un motor
de vapor, una caldera, un horno, o un refrigerador.

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4. ¿Qué es una máquina térmica de calor?
La máquina térmica teórica que opera en el ciclo de Carnot se llama máquina
térmica de Carnot, cuyo ciclo se compone de cuatro procesos reversibles, dos
isotérmicos y dos adiabáticos, y que es posible llevar a cabo en un sistema
cerrado o de flujo estacionario.
* Expansión isotérmica reversible.
* Expansión adiabática reversible.
* Compresión isotérmica reversible.
* Compresión adiabática reversible.
5. Defina el enunciado de Clausius.
Este enunciado nos dice:
Es imposible construir un dispositivo que opere en un ciclo sin que produzca
ningún otro efecto que la transferencia de calor de un cuerpo de menor
temperatura a otro de mayor temperatura.
6. Defina los siguientes términos: refrigerador, coeficiente de desempeño,
bomba de calor.
Refrigerador: El propósito de un refrigerador es mantener el espacio refrigerado a
una temperatura baja eliminando calor de éste. Descargar este calor hacia un
medio que está a temperatura mayor es solamente una parte necesaria de la
operación, no el propósito.
Coeficiente de desempeño: La eficiencia de un refrigerador se expresa en
términos del coeficiente de desempeño (COP, siglas de coefficient of
performance), el cual se denota mediante COPR. El objetivo de un refrigerador es
remover calor (QL) del espacio refrigerado. Para lograr este objetivo, se requiere
una entrada de trabajo de Wneto,entrada. Entonces, el COP de un refrigerador se
puede expresar como:

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Bomba de calor: El objetivo de una bomba de calor, sin embargo, es mantener un
espacio calentado a una temperatura alta. Esto se logra absorbiendo calor desde
una fuente que se encuentra a temperatura baja.
7. Describa qué es un proceso reversible y uno irreversible.
*Reversible: Un proceso reversible se define como un proceso que se puede
invertir sin dejar ningún rastro en los alrededores, es decir, tanto el sistema como
los alrededores vuelven a sus iniciales una vez finalizado el proceso inverso. Esto
es posible sólo si el intercambio de calor y trabajo netos entre el sistema y los
alrededores es cero para el proceso combinado (original e inverso).
*Irreversible: no se pueden revertir por sí mismos de forma espontánea y
restablecer el sistema a su estado inicial.
8. ¿A qué se atribuye que exista irreversibilidad en los procesos?
Los factores que causan este proceso son: las cuales son la fricción, la expansión
libre, el mezclado de dos fluidos, la transferencia de calor a través de una
diferencia de temperatura finita, la resistencia eléctrica, la deformación inelástica
de sólidos y las reacciones químicas. La presencia de cualquiera de estos efectos
hace que un proceso sea irreversible.
9. Explique el funcionamiento del ciclo de Carnot.
Una máquina térmica no puede operar intercambiando calor con un solo depósito,
y un refrigerador no puede funcionar sin una entrada neta de energía de una
fuente externa.
1. La eficiencia de una máquina térmica irreversible es siempre menor que la
eficiencia de una máquina reversible que opera entre los mismos dos depósitos.
2. Las eficiencias de las máquinas térmicas reversibles que operan entre los
mismos dos depósitos son las mismas.
10. ¿Porqué se dice que la segunda ley de la termodinámica considera la
calidad de la energía?
Porque preservar la calidad de la energía es un interés principal de nosotros los
ingenieros, y la segunda ley brinda los medios necesarios para determinar la
calidad, así como el nivel de degradación de la energía durante un proceso. La
naturaleza establece que el total de energía asociada con una fuente térmica
nunca puede ser transformada íntegra y completamente en trabajo útil. De aquí
que todo el trabajo se puede convertir en calor pero no todo el calor puede
convertirse en trabajo.

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11. ¿Cómo se define el término entropía?
La entropía es una propiedad extensiva de un sistema y a veces es llamada
entropía total, mientras que la entropía por unidad de masa s es una propiedad
intensiva y tiene la unidad kJ/kg · K. Generalmente, el término entropía es usado
para referirse a ambas: a la total y a la de por unidad de masa, ya que el contexto
normalmente esclarece de cuál se trata.
12. ¿Cómo se determina la generación de entropía de un sistema?
Con esta fórmula se genera la entropía de un sistema.
13. Esquematice y describa cada uno de los componentes de una turbina
de gas.
Compresor: Los compresores son máquinas especialmente diseñadas y
construidas para aumentar la presión en los gases. Lo más común es que se
comprima aire, pero en la industria es frecuente la necesidad de comprimir otros
gases. A veces se utiliza de manera intermitente (un taller, llantera, restaurante,
planta procesador, etc.) a veces continuo (bombeo de gasoductos, embotelladoras
de gaseosas o cerveza, sopladores de bolsas y envases plásticos, etc.).

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Turbina: Las turbinas son máquinas que desarrollan par y potencia en el eje como
resultado de la variación de la cantidad de movimiento del fluido que pasa a través
de ellas.
Dicho fluido puede ser un gas, vapor o líquido, si bien las notas que se dan a
continuación son aplicables a turbinas que operan con gas o vapor.
Para que el fluido alcance la alta velocidad requerida para que se produzcan
variaciones útiles en el momento, debe haber una diferencia importante entre la
presión a la entrada a la turbina y la de escape.
Cámara de combustión: La cámara de combustión es el lugar donde se realiza la
combustión del combustible con el comburente, generalmente aire, en el motor de
combustión interna. La cámara de combustión es fundamental en el
funcionamiento del motor. El inyector introduce en ella el combustible pulverizado,
el cual se mezcla con el aire; de ahí que la forma de la cámara de combustión
deba facilitar esta mezcla del combustible con el aire. Tanto la mezcla como la
combustión deben realizarse en un tiempo mínimo lo más cerca posible al punto
muerto superior.
14. ¿A qué se refiere el fundamento de Kelvin-Planck? Este fundamento
establece que ningún sistema puede producir una cantidad neta de trabajo
mientras opera en un ciclo e intercambia calor con un solo depósito de energía
térmica.
CONCLUSION:
La segunda ley de la termodinámica surge como una respuesta al vacío e
incomprensión que deja la primera ley con respecto a los sistemas irreversible los
cuales son prácticamente ignorados, con la segunda ley aparece un nuevo termino
llamado eficiencia y rendimiento térmico, estos dos términos son muy importante
para la industria por que permiten determinar cuál es el rendimiento de una
maquina térmica ya sea un refrigerador o una bomba de calor obteniendo.
Uno de los principios de la segunda ley son fuentes de baja y alta temperatura que
puedan mantenerse constantes sin importar la transferencia de calor. El principios
fundamental de esta ley es la experimentación práctica ya que de ahí provienen
dos de los postulados base de esta ley. Una bomba de calor es similar a un
refrigerador la única diferencia es el propósito de la maquina térmica mientras que
en un refrigerador se quiere que haya una transferencia de calor del entorno a la
maquina térmica logrando así bajar la temperatura del entorno, en la bomba la
transferencia sucede desde la maquina térmica al entorno buscando así el
calentamiento del ambiente.