Segundo Principio de la Termodinámica: Rendimiento térmico: o 𝜂𝑡 = 𝑊𝑛𝑒𝑡 𝑄𝑠𝑢𝑚 Máquina frigorífica: Mantener una región de tamaño finito a una baja temperatura predeterminada extrayendo calor de ella Bomba de calor: mantiene una región a una determinada temperatura alta suministrándole calor desde una fuente a temperatura baja Coeficiente de actuación: o 𝐶𝑂𝑃𝑀𝐹 = o 𝐶𝑂𝑃𝐵𝐶 = 𝑄𝑠𝑢𝑚 𝑄 = 𝑄 𝑠𝑢𝑚 𝑊𝑛𝑒𝑡 𝑐𝑒𝑑 −𝑄𝑠𝑢𝑚 𝑄𝑐𝑒𝑑 𝑄𝑐𝑒𝑑 = 𝑊𝑛𝑒𝑡 𝑄𝑐𝑒𝑑 −𝑄𝑠𝑢𝑚 Características de una fuente térmica: o La única interacción de interés entre la fuente térmica y su entorno es la transferencia de calor o Su temperatura permanece uniforme y constante durante un proceso o La transferencia de calor hacia o desde la fuente térmica únicamente origina un incremento o disminución de la energía interna de la fuente Máquina de Carnot: o El rendimiento térmico de un motor térmico internamente irreversible es siempre menor que el rendimiento térmico de un motor térmico internamente reversible funcionando ambos entre las mismas regiones de alta y baja temperatura o Los rendimientos térmicos de dos motores térmicos internamente reversibles que funcionen entre las mismas regiones de alta y baja temperatura son iguales o 𝑇 𝜂𝑐 = 1 − 𝑇𝐵 𝐴 𝐶𝑂𝑃𝑀𝐹,𝑖𝑛𝑡 𝑟𝑒𝑣 = 𝑇 o 𝐶𝑂𝑃𝐵𝐶,𝑖𝑛𝑡 𝑟𝑒𝑣 = Entropía: 𝑑𝑆 = ( 𝑇 ) o Para un camino finito e internamente reversible: Δ𝑆 = 𝑆2 − 𝑆1 = ∫1 ( 𝑇 ) 2 𝛿𝑄 𝑖𝑛𝑡 𝑟𝑒𝑣 Balance general de entropía para un sistema cerrado: Δ𝑆 = 𝛿𝑄 ∫ 𝑇 +𝜎 𝑑𝑆𝑉𝐶 𝑑𝑡 𝑄̇ = ∑𝑒𝑛𝑡 𝑚̇𝑒 𝑠𝑒 − ∑𝑠𝑎𝑙 𝑚̇𝑠 𝑠𝑠 + ∑𝑛𝑗=1 𝑇 𝑗 + 𝜎̇𝑉𝐶 𝑗 La entropía de un sistema cerrado durante un proceso adiabático aumenta siempre debido a las irreversibilidades internas. En el caso límite de proceso adiabático internamente reversible, la entropía permanecerá constante. Los procesos adiabáticos de un sistema cerrado para los que dS<0 son físicamente imposibles o Δ𝑆𝑎𝑖𝑠 = Δ𝑆𝑠𝑖𝑠 + Δ𝑆𝑒𝑛𝑡 ≥ 0 o 𝑖𝑛𝑡 𝑟𝑒𝑣 Balance de entropía para un volumen de control: o 𝛿𝑄 o o 𝑇𝐵 𝐴 −𝑇𝐵 𝑇𝐴 𝑇𝐴 −𝑇𝐵 o 𝑑𝑆𝑚𝑐 𝑑𝑡 𝑄̇ = 𝑇 + 𝜎̇ > 0 𝑝𝑟𝑜𝑐𝑒𝑠𝑜 𝑖𝑛𝑡𝑒𝑟𝑛𝑎𝑚𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑖𝑟𝑟𝑒𝑣𝑒𝑟𝑠𝑖𝑏𝑙𝑒 𝜎̇ = {= 0 𝑝𝑟𝑜𝑐𝑒𝑠𝑜 𝑖𝑛𝑡𝑒𝑟𝑛𝑎𝑚𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑟𝑒𝑣𝑒𝑟𝑠𝑖𝑏𝑙𝑒 < 0 𝑝𝑟𝑜𝑐𝑒𝑠𝑜 𝑖𝑚𝑝𝑜𝑠𝑖𝑏𝑙𝑒 Si además se exige que el proceso sea internamente reversible: 𝑄 = ∫ 𝑇𝑑𝑠 Es el área bajo la trayectoria del proceso en un diagrama TS