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segunda ley
de la termodinámica
Yesid Agamez Yeisi mestra
Jeisser lagares Danovis medrano
Escala termodinámica de temperatura
La operación de cualquier maquina
reversible constituye un medio para
establecer una escala de temperatura
independiente mente de las
propiedades física . Corresponde la
escala kelvin de temperatura
absoluta
por la 2da ley, ningún sistema
puede producir una cantidad
neta de trabajo , mientras opera
en un ciclo intercambiando calor
con un dispositivo , entonces el
Wc no puede ser un trabajo de
salida ni una cantidad positiva
Desigualdad de clausius
Desigualdad de clausius
Para todo ciclo termodinámico se cumple
Y se tiene;
Es irreversible
si es reversible
La entropía puede analizarse como una medida de desorden
molecular, o aleatoriedad molecular. Cuando un sistema se vuelve
mas desordenado, las posiciones de las moléculas son menos
predecibles y la entropía aumenta
ENTROPIA
Solid
o
Liquid
o
Gaseos
o
Entropía,
(KJ/ Kg. K )
el cambio de entropía para un proceso irreversible de un sistema
cerrado siempre es mayor que la transferencia de entropia.es decir,
alguna entropía es generada o creada, durante este tipo de procesos
, y esta generación se debe completamente a la presencia de
irreversibilidades. la entropía generada o creada durante un proceso
de irreversibilidades se llama generación de entropía y se denota por
Sgen .
La generación entropía Sgen siempre es una cantidad positiva o cero. su
valor depende del proceso , así que no es una propiedad del sistema.
también, en la ausencia de cualquier transferencia de entropía, el cambio
de entropía de un sistema es igual a la generación de entropía.
Sgen = ∆STOTAL = ∆SSISTEMA + ∆SALREDEDORES ≥ O
CAMBIO DE ENTROPIA PARA UN PROCESO IRREVERSIBLE
El cambio de entropía de un
sistema aislado es la suma
de los cambios de entropía
de sus componentes y
nunca es menor que cero.
Principio de incremento de la entropía
Un sistema y sus alrededores forman
un sistema aislado.
El principio de incremento
de entropía puede
resumirse como
Ejemplo
Diagrama temperatura-entropía
Ejercicioen una planta de productos lácteos, leche a 4 c se pasteuriza
continuamente a 72 c, a razón de 12 L/s, 24 horas al día y 365 días al
año. La leche se calienta a la temperatura de pasteurización mediante
agua caliente, que se calienta en una caldera con quemador de gas
natural que tiene una eficiencia de 82%. La leche pasteurizada se
enfría luego mediante agua fría a 18 c antes de enfriarla finalmente a
la temperatura original de 4 c. para ahorrar energía y dinero, la planta
instala un generador que tiene una eficiencia de 82%. Si el costo del
gas natural es $1.04/termia (1 termia = 105.500 KJ), determine cuanta
energía y dinero ahorrara a esta empresa el generador por año y la
reducción anual en generación de entropía.
Un regenerador se utiliza para guardar el calor durante elenfriamiento de la leche en una planta de productoslácteos. Las cantidades de combustible y dinero queofrece el generador ahorra por año y la reducción anual dela tasa de generación de entropía no se han determinado.
A tener en cuenta:
Las condiciones de la leche son constantes, al igual quelas de funcionamiento.
Datos:
La densidad media y el calor específico de
la leche se pueden tomar como:
Tomando la sección de pasteurización como el sistema, el
balance de energía para este sistema de flujo estable
puede ser expresado en la forma:
Por lo tanto, para calentar la leche de 4 a 72 ° C como se
está haciendo actualmente, el calor debe ser transferido a
la leche a una tasa de:
como el regenerador tiene una efectividad 82% , por lo
que se ahorrará un 82% de esta energía
Ahora Tomando nota de que la caldera tiene una
eficiencia del 82% (η = 0,82), el ahorro de energía anterior
corresponden al ahorro de combustible, este es:
Teniendo en cuenta que 1 año = 365 × 24 = 8760 horas
y el costo unitario del gas natural es de 1.04/termia, el
consumo anual de combustible y dinero ahorros serán:
La tasa de generación de entropía durante este proceso se
determina mediante la aplicación de la forma de la tasa de
balance de entropía en un sistema extendido que incluye los
alrededores inmediatos del regenerador, tenemos:
Ahora Sin tener en cuenta la transferencia de entropía
asociada con el flujo de combustible, la única diferencia
significativa entre los dos casos es la reducción de la
transferencia de entropía al agua debido a la reducción en la
transferencia de calor al agua, y se determina:
