Ing. Carlos Fidel Cruz Mamani TERMODINÁMICA TÉCNICA Ing. Carlos F. Cruz Mamani ORURO – BOLIVIA...

Ing. Carlos Fidel Cruz Mamani

TERMODINÁMICA TERMODINÁMICA TÉCNICATÉCNICA

Ing. Carlos F. Cruz MamaniIng. Carlos F. Cruz Mamani

ORURO – BOLIVIAORURO – BOLIVIA 20092009

UNIVERSIDAD TECNICA DE ORUROUNIVERSIDAD TECNICA DE ORUROFACULTAD NACIONAL DE INGENIERIAFACULTAD NACIONAL DE INGENIERIAINGENIERIA MECÁNICA Y ELECTROMCÁNICAINGENIERIA MECÁNICA Y ELECTROMCÁNICA


C A P Í T U L O - 6C A P Í T U L O - 6PROCESOS CON GASES PROCESOS CON GASES

IDEALESIDEALES6.1 INTRODUCCIÓN6.1 INTRODUCCIÓN

Un ciclo termodinámico es un conjunto de Un ciclo termodinámico es un conjunto de procesos y por lo tanto es necesario procesos y por lo tanto es necesario conocer estos procesos termodinámicos o conocer estos procesos termodinámicos o cambios de estado que se efectúa en cambios de estado que se efectúa en diferentes condiciones.diferentes condiciones.


Ciclo termodinámico de Ciclo termodinámico de producción de vaporproducción de vapor


Ciclo Termodinámico de un Ciclo Termodinámico de un sistema de Refrigeraciónsistema de Refrigeración


Ciclo termodinámico de un Ciclo termodinámico de un motor térmicomotor térmico


6.2 Proceso a volumen 6.2 Proceso a volumen constanteconstante• Es un cambio de estado a volumen Es un cambio de estado a volumen

constante, internamente reversible. Se constante, internamente reversible. Se llama también proceso llama también proceso isométrico o isométrico o isocóricoisocórico


6.3 Proceso a presión 6.3 Proceso a presión constanteconstante• En la figura -2, aparece su representación En la figura -2, aparece su representación

en el diagrama p-v y t-s. En este caso el en el diagrama p-v y t-s. En este caso el sistema intercambia trabajo con el medio. sistema intercambia trabajo con el medio. Llamado también proceso Llamado también proceso isobáricoisobárico..


6.4 Proceso 6.4 Proceso isotérmicoisotérmico

• Consideremos ahora una transformación Consideremos ahora una transformación en la que la temperatura del gas en la que la temperatura del gas permanezca constante: T=cte. permanezca constante: T=cte.

• Se denomina proceso Se denomina proceso isotérmicoisotérmico. En este . En este caso se cumplirá la Ley de Boyle – caso se cumplirá la Ley de Boyle – Mariotte es decir:Mariotte es decir:

P V = cte.P V = cte.


6.4 Proceso 6.4 Proceso isotérmicoisotérmico

• En el plano presión – volumen se En el plano presión – volumen se representa mediante una curva representa mediante una curva correspondiente a una hipérbola equilátera.correspondiente a una hipérbola equilátera.

6.4 Proceso isotérmico6.4 Proceso isotérmico• El trabajo en un proceso isotérmico sin El trabajo en un proceso isotérmico sin

flujo será:flujo será:

• El calor en un proceso isotérmico sin flujo El calor en un proceso isotérmico sin flujo será Q = Wserá Q = W

• El trabajo en un proceso isotérmico con El trabajo en un proceso isotérmico con flujo será:flujo será:


2

111

1

211

ln

ln

p

pVpW

V

VVpW

Ecp

pVpW

2

111 ln


6.5 Proceso isentrópico6.5 Proceso isentrópicoUn proceso isentrópico es una Un proceso isentrópico es una

transformación adiabática internamente transformación adiabática internamente reversible. El sistema no intercambia calor reversible. El sistema no intercambia calor con el medio en ningún momento de la con el medio en ningún momento de la misma.misma.

En consecuencia, para que una En consecuencia, para que una transformación sea adiabática, deberá transformación sea adiabática, deberá cumplirse.cumplirse.

Q = 0Q = 0 ds = 0ds = 0


6.5 Proceso isentrópico6.5 Proceso isentrópico

Las relaciones entre presión, volumen y temperatura Las relaciones entre presión, volumen y temperatura para una adiabática son:para una adiabática son:


k

k

k

k

p

p

T

T

V

V

T

T

V

V

p

p

1

2

1

2

1

1

1

2

2

1

1

2

2

1

El TRABAJO para un sistema sin flujo es:El TRABAJO para un sistema sin flujo es:


ksf E

k

vpvpkW

1

2211

1

2211

k

VpVpW

121

k

TTmRW

Trabajo para un proceso isentrópica con flujo es:

Para una transformación adiabática deberá cumplirse que : Q= 0En cuanto al calor específico de la adiabática, dado que la misma se produce variación de temperatura sin intercambio de calor, será nulo. C adiab= 0


6.6 Proceso Isoentálpico6.6 Proceso Isoentálpico• En dispositivos de estrangulación puede En dispositivos de estrangulación puede

conseguirse una reducción significativa de conseguirse una reducción significativa de la presión de manera simple: la presión de manera simple: introduciendo una resistencia en el introduciendo una resistencia en el conducto por el que fluye un gas o un conducto por el que fluye un gas o un líquido.líquido.

21 mm

2

22

221

21

11 220 gz

Chmgz

ChmWQ vcvc

6.6 Proceso Isoentálpico6.6 Proceso Isoentálpico


22

22

2

21

1

Ch

Ch

21 hh

Aunque las velocidades son relativamente altas en las proximidades de la restricción, las mediciones realizadas corrientes arriba y corrientes debajo de la sección del área reducida mostraran que la variación de la energía cinética específica del gas es despreciable.

6.6.1 Experimento de Joule-6.6.1 Experimento de Joule-ThompsonThompson


WgzC

hQgzC

h 2

22

21

21

1 22

21 hh

El gas cambió de estado, en 1 tenía una cierta presión p1 y en 2 tiene otra presión p2 diferente, pero no se modificó ni la temperatura ni la entalpía, por tanto se puede afirmar que para los gases perfectos la entalpía es función únicamente de la temperatura.

21

21

0

0

:caso nuestroEn

zz

CC

W

Q

)(Tfh


6.7 Proceso Politrópico6.7 Proceso Politrópico

• Una transformación politrópica es un Una transformación politrópica es un cambio de estado en el que varía todas cambio de estado en el que varía todas las propiedades (presión, volumen, las propiedades (presión, volumen, temperatura, entropía, entalpía, etc). temperatura, entropía, entalpía, etc). También en este proceso existe También en este proceso existe transmisión o transferencia de calor y para transmisión o transferencia de calor y para su análisis se lo considera a este proceso su análisis se lo considera a este proceso como internamente reversible.como internamente reversible.


En las figuras siguientes En las figuras siguientes mostramos los diagramas p-mostramos los diagramas p-V y T-S, para un proceso V y T-S, para un proceso politrópicopolitrópico..


Las ecuaciones que rigen este proceso tienen un Las ecuaciones que rigen este proceso tienen un parecido con las ecuaciones isentrópicas donde el parecido con las ecuaciones isentrópicas donde el exponente “k” se reemplaza por el exponente “exponente “k” se reemplaza por el exponente “nn” que ” que se denomina exponente politrópicose denomina exponente politrópico

El trabajo para un proceso politrópico sin flujo será:El trabajo para un proceso politrópico sin flujo será:

(3) T

T

(2) T

T

(1)

1

2

1

2

1

1

1

2

2

1

1

2

2

1

n

n

n

n

p

p

V

V

V

V

p

p

(4) 1

1122

n

VpVpW


El trabajo para un proceso politrópico con flujo El trabajo para un proceso politrópico con flujo estacionario es:estacionario es:

• El calor para un proceso politrópico con flujo es:El calor para un proceso politrópico con flujo es:

(5)

11122

n

VpVpnWSf

(8)

opolitrópic específicocalor ;c

(7)

(6) 1

n

dTcmQ

dTcdQ

dTn

nkcdQ

n

n

v


G R A C I A SG R A C I A S

Un hábito es como un cable, tejemos un hilo de él Un hábito es como un cable, tejemos un hilo de él todos los días y al final no podemos romperlo. todos los días y al final no podemos romperlo.

Horace MannHorace Mann

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