TERMODINÁMICA. 💪 MÁQUINAS TÉRMICAS y FRIGORÍFICAS [ENTRA y APRENDE TODO SOBRE ESTE IMPORTANTE TEMA👍]

Summary

El script ofrece una explicación detallada sobre máquinas térmicas y frigoríficas, introduciendo conceptos fundamentales de termodinámica como calor, trabajo, eficiencia y entropía. Se describe cómo las máquinas térmicas absorben calor de una fuente caliente para generar trabajo, y cómo las frigoríficas requieren trabajo para extraer calor y enfriar. Se analizan ejemplos prácticos, como trenes a vapor y aire acondicionado, y se presentan fórmulas clave para calcular la eficiencia real e ideal de ambas tipos de máquinas. El video también enfatiza la importancia de las unidades absolutas de temperatura en los cálculos de eficiencia ideal. Finalmente, se resume la información en un cuadro para facilitar la resolución de ejercicios relacionados.

Takeaways

• 🔧 Las máquinas térmicas y frigoríficas son temas que pueden ser sencillos de entender y resolver de manera mecánica.
• 🔥 Una máquina térmica absorbe calor de una fuente caliente (Q1) y genera trabajo, pero no toda la energía se transforma en trabajo, lo que se denomina pérdida térmica (Q2).
• 🌡️ La diferencia entre la fuente caliente y el sumidero frío es fundamental, donde la temperatura del foco caliente siempre es mayor que la del foco frío.
• 👨‍🔧 Ejemplos prácticos como el cilindro pistón, trenes a vapor y barcos a vapor ilustran cómo se aplica la energía térmica en la generación de trabajo.
• 🌀 El ciclo Rankine, utilizado en centrales eléctricas, involucra el uso de agua que absorbe calor en una caldera, se convierte en vapor y luego pasa por una turbina para generar electricidad.
• ⚙️ La primera ley de la termodinámica, la ley de la conservación de la energía, es central en el cálculo de la energía en máquinas térmicas y frigoríficas.
• 🛠️ La eficiencia de una máquina térmica es siempre menor que 1, y se calcula como la relación entre el trabajo útil y el calor absorbido por la fuente caliente.
• 🔄 La segunda ley de la termodinámica establece que la variación de entropía del universo es siempre mayor o igual a cero, lo que implica que los procesos reales son irreversibles.
• 🌡️ La eficiencia ideal de una máquina térmica, también conocida como la eficiencia de Carnot, se calcula a partir de la diferencia entre las temperaturas del foco caliente y frío.
• 🕰️ Las máquinas frigoríficas operan al revés del flujo natural del calor; requieren trabajo para extraer calor del sumidero frío y rechazarlo al foco caliente.
• ❄️ Las eficiencias en las máquinas frigoríficas son mayores que 1, y la eficiencia ideal sigue siendo mayor que la real, y se calcula con una fórmula similar pero invertida en comparación con las máquinas térmicas.

Q & A

¿Qué es una máquina térmica y cómo funciona?

Una máquina térmica es un dispositivo que absorbe calor de una fuente caliente a una temperatura elevada y lo convierte en trabajo. No toda la energía calorífica se puede transformar en trabajo, y parte de ella se pierde como calor frío a una fuente a una temperatura más baja.

¿Cómo se determina la temperatura del foco caliente y del foco frío en una máquina térmica?

El foco caliente y el foco frío se determinan por la temperatura. El foco caliente es aquel en el que la máquina térmica absorbe calor (a una temperatura elevada), mientras que el foco frío es donde se desprende calor (a una temperatura más baja).

¿Por qué no se puede transformar toda la energía calorífica en trabajo en una máquina térmica?

Según el principio de conservación de la energía, no se puede transformar toda la energía calorífica en trabajo debido a que siempre hay pérdidas de energía, como el calor que se pierde hacia el ambiente, lo que se conoce como calor frío o Q_2.

¿Cómo se calcula la eficiencia real de una máquina térmica?

La eficiencia real de una máquina térmica se calcula dividiendo el trabajo útil (W) por el calor absorbido del foco caliente (Q_1), y se expresa como una fracción menor que 1. También se puede calcular como (Q_1 - Q_2) / Q_1, donde Q_2 es el calor no aprovechado.

¿Qué es un ciclo Rankine y cómo se relaciona con el funcionamiento de una máquina térmica?

Un ciclo Rankine es un ciclo termodinámico que se utiliza en máquinas térmicas, como en centrales eléctricas. El ciclo implica la calentación del fluido de trabajo (generalmente agua) en una caldera, su expansión en una turbina para generar trabajo, y luego su condensación y retorno a la caldera, completando el ciclo.

¿Qué es la entropía y cómo se relaciona con la segunda ley de la termodinámica en el contexto de las máquinas térmicas?

La entropía es una medida de la desorden de un sistema. Según la segunda ley de la termodinámica, la variación de entropía del universo (entropía generada) siempre es mayor que cero en un proceso irreversible, lo que indica que no se puede realizar un proceso completamente eficiente y siempre habrá degradación de energía.

¿Qué es una máquina frigorífica y cómo difiere de una máquina térmica?

Una máquina frigorífica es un dispositivo que utiliza trabajo (generalmente eléctrico) para transferir calor de un espacio a una fuente más caliente, lo que resulta en la refrigeración o congelación del espacio. Difiere de una máquina térmica en que invierte el flujo natural del calor, de una fuente más fría a una más caliente, a costa de introducir trabajo en el sistema.

¿Cómo se calcula la eficiencia de una máquina frigorífica?

La eficiencia de una máquina frigorífica se calcula dividiendo el calor extraído del espacio a enfriar (Q_2) por el trabajo invertido en la máquina (W). Esta eficiencia siempre es mayor que 1, ya que el trabajo invertido produce más efecto de enfriamiento del que se hubiera obtenido sin el trabajo.

¿Qué es la eficiencia ideal de una máquina térmica o frigorífica y cómo se calcula?

La eficiencia ideal es la máxima eficiencia que se puede obtener teóricamente en una máquina térmica o frigorífica, considerando que el proceso es reversible y no hay pérdidas de energía. Se calcula dividiendo la temperatura del foco caliente (T_1) por la temperatura del foco frío (T_2) y restando 1, siempre utilizando temperaturas en escala absoluta (Kelvin o Rankine).

¿Cuál es la relación entre la eficiencia real y la eficiencia ideal de una máquina térmica o frigorífica?

La eficiencia real siempre es menor que la eficiencia ideal. Mientras que la eficiencia real toma en cuenta las pérdidas y la irreversibilidad del proceso, la eficiencia ideal es el límite superior del rendimiento teórico del dispositivo, asumiendo un proceso reversible sin pérdidas.

Outlines

00:00

🔧 Funcionamiento de las Máquinas Térmicas y Conceptos Básicos

El primer párrafo introduce el tema de las máquinas térmicas y frigoríficas, destacando su relevancia en la educación universitaria. Se describe cómo una máquina térmica absorbe calor de una fuente caliente (llamado Q_1) y genera trabajo, aunque siempre hay pérdida de calor (Q_2) hacia una fuente fría. Se ilustra con ejemplos numéricos y se mencionan ejemplos prácticos como el cilindro pistón y el tren a vapor, donde el calor introducido aumenta la velocidad del tren. El foco caliente es más caliente que el foco frío, y se enfatiza la importancia de esta diferencia de temperatura en el funcionamiento de las máquinas térmicas.

05:02

🚂 Ejemplos de Máquinas Térmicas y su Eficiencia

Este párrafo presenta ejemplos de máquinas térmicas, como un tren a vapor y un barco a vapor, donde se aplica el concepto de calor introducido (Q_1), trabajo útil (W) y calor no aprovechado (Q_2). Se discute la eficiencia de estas máquinas, que es la proporción del calor que se transforma en trabajo útil, y cómo esta eficiencia siempre es menor que 1, lo que indica que no se puede aprovechar todo el calor para generar trabajo. Se visualiza el ciclo Rankine en una central eléctrica, donde el agua absorbe calor en una caldera, se convierte en vapor sobrecalentado y luego pasa por una turbina para generar electricidad.

10:04

🔧 Componentes y Procesos del Ciclo Rankine

Se describe en detalle el ciclo Rankine, que es un proceso de trabajo en una máquina térmica. El agua se calienta en la caldera, se convierte en vapor sobrecalentado, y luego pasa por una turbina donde el vapor hace girar un eje conectado a un generador eléctrico. Después, el vapor se condensa en un condensador y la presión se incrementa en una bomba para volver a la caldera, completando el ciclo. Se enfatiza la importancia de que el vapor entre en la turbina en estado gaseoso para evitar daños.

15:05

📚 Aplicación de las Leyes de la Termodinámica a las Máquinas Térmicas

En este párrafo, se aplica la primera ley de la termodinámica, que es la ley de la conservación de la energía, a las máquinas térmicas. Se explica que la energía que entra en la máquina (calor caliente, Q_1) debe ser igual a la energía que sale (trabajo, W, y calor no aprovechado, Q_2). Se introduce el concepto de eficiencia real de la máquina térmica, que es la proporción del trabajo obtenido respecto al calor absorbido, y se señala que esta eficiencia siempre es menor que 1. También se menciona la segunda ley de la termodinámica y su implicación en el funcionamiento de las máquinas térmicas.

20:08

🔢 Cálculo de Eficiencia y Entropía en Máquinas Térmicas

Se profundiza en el cálculo de la eficiencia real y ideal de las máquinas térmicas, utilizando las fórmulas que involucran el trabajo, el calor absorbido y el calor no aprovechado. Se discute la diferencia entre máquinas térmicas reversibles (ideales) y irreversibles (reales), y cómo esto afecta la variación de entropía del universo. Se enfatiza que la variación de entropía nunca puede ser negativa y que los procesos irreversibles tienen una entropía del universo mayor que cero, mientras que los procesos reversibles tienen una variación de entropía del universo igual a cero.

25:10

🕊️ Máquinas Térmicas de Carnot y sus Características

Este párrafo explora las máquinas térmicas de Carnot, que son ideales y reversibles, y su eficiencia máxima posible. Se presenta la fórmula para calcular la eficiencia ideal de una máquina térmica, que es 1 - (temperatura del foco frío / temperatura del foco caliente). Se compara la eficiencia real con la ideal, señalando que la ideal siempre es mayor, ya que el trabajo ideal siempre supera al trabajo real. Además, se menciona que las máquinas térmicas ideales siguen un ciclo de Carnot.

30:12

🧊 Introducción a las Máquinas Frigoríficas y su Funcionamiento

Se introduce el concepto de máquinas frigoríficas, que son usadas para enfriar o congelar, y se compara su funcionamiento con el de las máquinas térmicas, pero con el flujo de calor invertido. Se explica que, al revés del flujo natural de calor, las máquinas frigoríficas requieren trabajo para extraer calor del foco frío (Q_2) y rechazarlo al foco caliente (Q_1). Se dan ejemplos de neveras y aire acondicionado, donde el trabajo introducido permite la extracción de calor y el mantenimiento de una temperatura deseada, a pesar de que el calor natural fluye de forma opuesta.

35:13

🛠️ Fórmulas para Máquinas Frigoríficas y su Eficiencia

Se presentan las fórmulas aplicadas en el cálculo de la eficiencia y la entropía en las máquinas frigoríficas. Se describe que la eficiencia de estas máquinas (S) es diferente a las de las máquinas térmicas, ya que su eficiencia siempre es mayor que 1. Se detalla la primera ley de la termodinámica para máquinas frigoríficas, que indica que la energía que entra (trabajo y calor del congelador) debe ser igual a la energía que sale (calor caliente). También se menciona la segunda ley de la termodinámica y cómo la variación de entropía del universo en una máquina frigorífica es diferente a la de una máquina térmica.

40:13

📉 Máquinas Frigoríficas Reversibles e Irreversibles

Se analiza el concepto de reversibilidad en las máquinas frigoríficas, donde si la máquina es reversible, la variación de entropía del universo es cero, lo que indica un funcionamiento ideal. Se contrasta esto con las máquinas frigoríficas irreversibles, donde la variación de entropía es mayor que cero, indicando un funcionamiento real y con pérdida de eficiencia. Se presentan las fórmulas para calcular la eficiencia ideal y real de las máquinas frigoríficas, y se enfatiza la importancia de utilizar las temperaturas en unidades absolutas para obtener resultados precisos.

📚 Resumen de Máquinas Térmicas e Ideales y sus Fórmulas

El último párrafo resume los conceptos y fórmulas clave para entender y calcular las máquinas térmicas y frigoríficas, tanto reales como ideales. Se presenta un cuadro que incluye el esquema general, las leyes de termodinámica aplicadas, y las fórmulas para calcular la eficiencia y la entropía en cada caso. Se enfatiza la importancia de distinguir entre máquinas reversibles (ideales) y irreversibles (reales) y de utilizar las unidades absolutas de temperatura al realizar cálculos. El vídeo concluye invitando a los espectadores a suscribirse, dar like y compartir el contenido si les resultó útil.

Keywords

💡Máquina térmica

Una máquina térmica es un dispositivo que utiliza el calor para generar trabajo. En el video, se describe cómo esta máquina absorbe calor de una fuente caliente, denominada foco caliente, y trasforma parte de este calor en trabajo. El concepto es fundamental para entender el tema de la termodinámica aplicada a los procesos mecánicos, como se ilustra con ejemplos sencillos y esquemas generales en el script.

💡Primera Ley de la Termodinámica

La Primera Ley de la Termodinámica, también conocida como la ley de la conservación de la energía, se aplica en el script para explicar el funcionamiento de las máquinas térmicas y frigoríficas. Se menciona que la energía que entra en una máquina térmica debe ser igual a la energía que sale, ya sea en forma de trabajo o calor rechazado. Esta ley es central en el análisis de los procesos energéticos en el video.

💡Eficiencia

La eficiencia es un concepto clave en el video, ya que se refiere a la proporción del calor absorbido por una máquina térmica que se transforma en trabajo útil. Se define como un valor que siempre será menor que 1 para máquinas térmicas reales y se calcula a partir de la relación entre el trabajo obtenido y el calor absorbido, como se ejemplifica en los cálculos de eficiencia real y ideal.

💡Ciclo de Rankine

El ciclo de Rankine es un proceso termodinámico utilizado en la descripción de cómo funciona una central eléctrica. En el script, se presenta de manera simple, destacando que implica el uso de agua como fluido de trabajo que absorbe calor en una caldera, se convierte en vapor y luego pasa por una turbina para generar electricidad. Es un ejemplo práctico de aplicación de las máquinas térmicas.

💡Foco caliente y frío

En el script, se describen los focos calientes y fríos como las fuentes de calor y sumideros de calor respectivamente en las máquinas térmicas. El foco caliente es donde la máquina absorbe calor (q1) y el foco frío es donde se rejeita el calor no utilizado en el trabajo (q2). Estos términos son esenciales para entender el intercambio de calor en los procesos termodinámicos.

💡Trabajo

El trabajo en el contexto del video se refiere a la energía que se obtiene de una máquina térmica cuando transforma parte del calor absorbido en una acción útil. Por ejemplo, el script menciona el trabajo realizado por una turbina al girar impulsada por vapor, que luego es convertida en electricidad.

💡Máquina frigorífica

Una máquina frigorífica es utilizada para invertir el flujo natural del calor, es decir, para enfriar un espacio o sustancia. En el video, se explica que esto requiere la introducción de trabajo, generalmente eléctrico, para extraer calor del foco frío (por ejemplo, la interior de una nevera) y rechazarlo al foco caliente (el exterior de la nevera).

💡Segunda Ley de la Termodinámica

La Segunda Ley de la Termodinámica se introduce en el script para discutir la variación de entropía en el universo durante el funcionamiento de una máquina térmica. Se establece que la variación de entropía del universo siempre será mayor que cero para procesos irreversibles y exactamente igual a cero para procesos reversibles, lo cual es crucial para entender la reversibilidad de los procesos en máquinas térmicas y frigoríficas.

💡Entropía

La entropía es una medida del desorden en un sistema. En el script, se relaciona con la Segunda Ley de la Termodinámica y se discute cómo la entropía del universo cambia durante los procesos termodinámicos. Se menciona que la entropía generada es una medida de la irreversibilidad del proceso y es fundamental para distinguir entre máquinas térmicas reversibles e irreversibles.

💡Ciclo de Carnot

El ciclo de Carnot se menciona en el video como el ciclo ideal que sigue una máquina térmica o frigorífica cuando es reversible. Se destaca como el ciclo que tiene la máxima eficiencia teórica y se utiliza para comparar con la eficiencia real de las máquinas. Es un concepto importante para entender los límites de rendimiento en los procesos termodinámicos.

Highlights

Se inicia el tema de máquinas térmicas y frigoríficas, sugiriendo aprovechar su estudio por su sencillez.

Se presenta un esquema general de una máquina térmica, absorbiendo calor de una fuente caliente y generando trabajo.

Se discute la transformación parcial de energía térmica en trabajo y la pérdida de calor hacia una fuente fría.

Se ejemplifica el funcionamiento de una máquina térmica con el caso de un cilindro pistón y su aplicación en levantar una carga.

Se explica el uso de calor en un tren a vapor para generar trabajo y su pérdida en forma de vapor.

Se describe el funcionamiento de una máquina térmica en un barco a vapor, incluyendo la pérdida de energía.

Se visualiza el ciclo Rankine en una central eléctrica, incluyendo la transformación de agua en vapor y su uso en una turbina.

Se analiza la importancia de que la turbina opere con sustancias en estado gaseoso para evitar daños.

Se discute el uso de un condensador para cambiar la mezcla de vapor a líquido y su papel en la eficiencia de la máquina.

Se presenta la bomba como un elemento para aumentar la presión de la sustancia antes de reingresar a la caldera.

Se aplica la primera ley de la termodinámica a las máquinas térmicas, relacionando el calor absorbido y el trabajo generado.

Se define la eficiencia real de una máquina térmica y se explica cómo calcularla.

Se introduce la segunda ley de la termodinámica y su aplicación en el funcionamiento de las máquinas térmicas.

Se explica que la variación de entropía del universo siempre será mayor que cero para máquinas térmicas irreversibles.

Se contrasta la eficiencia real con la ideal, siendo esta última siempre mayor y asociada a máquinas reversibles o de Carnot.

Se describe el funcionamiento de una máquina frigorífica, que invierte la dirección del flujo de calor a costa de trabajo introducido.

Se ejemplifica el uso de una máquina frigorífica con la nevera y el aire acondicionado, y su necesidad de energía eléctrica.

Se aplica la primera ley de la termodinámica a las máquinas frigoríficas, relacionando el trabajo con el calor absorbido y expulsado.

Se calcula la eficiencia de una máquina frigorífica, destacando que es siempre mayor que 1, a diferencia de las máquinas térmicas.

Se describe la segunda ley de la termodinámica en el contexto de máquinas frigoríficas, y su relación con la eficiencia.

Se resumen las fórmulas y conceptos clave para el cálculo de eficiencias y variaciones de entropía en máquinas térmicas y frigoríficas.

Transcripts

sí

[Música]

sí

bienvenidos a la mejor asesoría

educativa en esta oportunidad

comenzaremos con el tema de las máquinas

térmicas y frigoríficas si en tu

universidad se desarrolla este tema te

recomiendo que lo aproveches al máximo

ya que tiende a ser bastante sencillo

por lo mecánico en que se resuelven los

ejercicios ya lo verás a lo largo de

nuestros vídeos muy bien en pantalla se

muestra un esquema general de una

máquina térmica que está sucediendo

la máquina térmica está que está acá

absorbe o extrae calor de una fuente

caliente

este calor vamos a llamar locus 1 o

simplemente caliente y esta fuente

caliente se encontrará por supuesto a

una temperatura 1 y gracias a que la

máquina térmica absorbe esta energía

esta energía calorífica proveniente de

la fuente caliente esta máquina puede

generar un trabajo ahora bien

lamentablemente no toda la energía

calorífica se puede transformar el

trabajo lamentablemente siempre hay una

pérdida de cierta cantidad de calor el

cual llamaremos curso 2

o q hacia la fuente fría por supuesto

este sumidero frío se encuentra a una

temperatura 2

ahora bien porque el foco térmico

superior se llama caliente y el foco

térmico inferior se llama frío

simplemente porque la temperatura del

foco superior es mayor que la

temperatura del foco inferior por

ejemplo la temperatura del foco superior

pueden ser 300 grados centígrados y la

temperatura del foco inferior puede ser

100 grados centígrados lo importante es

que la temperatura del foco superior

siempre será mayor que la temperatura

del foco inferior por tal razón el

primer foco el superior este que está

casa se llama foco caliente y el segundo

foco el inferior este que está acá se

llamará foco térmico frío muy bien ahora

veamos con algunos ejemplos numéricos la

forma sencilla en que trabaja una

máquina térmica vamos a suponer que el

calor absorbido es de 200 you'll

vamos a suponer este el calor absorbido

tal como ya te mencioné no todo ese

calor que se absorbe se transforma en

trabajo vamos a suponer que parte de ese

calor un número cualquiera éste es sólo

un ejemplo se transforma en trabajo por

ejemplo 161 se transforman en trabajo

la diferencia es decir 200 menos 160 200

yul menos 161 será exactamente la

energía que no se aprovecha que le hemos

llamado q su 2 o q su efe que en este

caso sería 200 menos 160 41 y lo

colocamos acá 40 y un ser va que fácil y

sencillo es vamos a repetir supongamos

que de la fuente caliente se absorben

200 yul de energía

parte de esta energía se transforma en

trabajo acá lo tenemos y siempre la

diferencia siempre la diferencia será la

energía que no se puede aprovechar esta

que está acá 40 jules siempre para fijar

la idea de cómo funciona una máquina

térmica veamos los siguientes ejemplos

prácticos hasta ahora hemos trabajado en

varias ocasiones con el cilindro pistón

ya sabemos que se se introduce el calor

al cilindro pistón el gas dentro del

mismo se expande y cómo se expande el

cilindro sube generando un trabajo el

cual hemos llamado hasta ahora w y ese

trabajo se puede aprovechar por ejemplo

en elevar cierto peso ahora bien en la

figura visualizamos que cierta cantidad

de calor se pierde hacia el ambiente

hacia los alrededores o lo que podemos

llamar hacia la atmósfera

de tal forma que por lo general este

foco frío vendrá representado por la

atmósfera en una gran cantidad de

máquinas térmicas veamos otro sencillo

ejemplo un tren un tren a vapor todos

sabemos que se introduce el calor a

través de un combustible a la máquina

térmica del tren correcto por ejemplo

carbón de seguro en diferentes películas

has visto como uno o dos caballeros

utilizando como herramientas palas le

proporcionan combustible a la máquina

térmica y mientras más carbón colocan

mayor es el calor y mientras el calor

aumenta la velocidad del tren también

aumenta por lo tanto en este caso

gracias a que se introduce el calor en

la máquina térmica del tren se realiza

un trabajo efectivo que permite el

movimiento del mismo pero por supuesto

todos hemos observado que el tren por la

parte superior arroja vapor a la

atmósfera al sumidero frío por ejemplo

supongamos que el calor introducido a la

máquina del tren son 100 kilos un parte

de ese calor se aprovecha en traba

supongamos que se aprovechan 65 kilos en

trabajo efectivo para mover el tren

la diferencia entre 100 kilos y 65 kilos

es decir 35 es la energía calorífica que

no se aprovecha y es arrojada a la

atmósfera serían arrojados 35 kilos el

calor que se introduce a la máquina

térmica es tal como ya te mencioné en el

que llamaremos q 1 q caliente el calor

que no se aprovecha en trabajo es el que

llamaremos con su 2 ocurrió y por

supuesto este será el trabajo útil

aprovechado existirá algún otro ejemplo

donde se visualice claramente la

aplicación de las máquinas térmicas si

en un barco un barco funciona

exactamente igual en un barco a vapor se

proporciona calor a la máquina parte de

ese calor se aprovecha en desplazar el

barco en generar un trabajo y por

supuesto todos hemos visto que en los

barcos a vapor se pierde cierta cantidad

de energía por la chimenea correcto por

ejemplo si se introducen 80 kilos a la

máquina térmica

parte de esta energía es aprovechar el

trabajo supongamos que sólo se aprovecha

20 kilos para mover el barco

la diferencia entre 80 kilos y 20 kilos

es la energía que no se aprovecha en

trabajo es decir 60 kilos que es el

calor que vamos a llamar curso 2 y el

calor que se introduce en la máquina

térmica es el que vamos a llamar con su

1 q caliente será siempre x1 y q frío

siempre será q su 2 genial finalicemos

los ejemplos de máquina térmica

observando el siguiente ciclo en

pantalla se visualiza un ciclo ránking

sencillo de una central eléctrica pronto

estaremos desarrollando los ciclos

ránking cuando apliquemos la primera ley

de la termodinámica a sistemas abiertos

es decir a volúmenes de control veremos

en detalle cada uno de los elementos del

ciclo ránking pero por ahora te

explicaré de forma muy pero muy sencilla

cómo funciona un ciclo ránking simple

por lo general el fluido de trabajo en

este tipo de ciclos es el agua en la

agua circulará por esta tubería que está

acá

por toda esta tubería circular a nuestra

agua ahora bien que está sucediendo la

fuente caliente en este tipo de ciclos

es una caldera una caldera es un

elemento que proporciona calor a una

sustancia observa como el agua que pasa

por acá por esta tubería absorbe calor

de la caldera aumentando por supuesto su

temperatura considerablemente pasando de

una temperatura de 72 grados centígrados

a una temperatura de 300 grados

centígrados de tal forma que cuando la

caldera entra agua en estado líquido por

acá al salir de la misma siempre se

encontrará en estado gaseoso y más

exactamente se encontrará en vapor

sobrecalentado y los valores que se

muestran acá son sólo un ejemplo pero lo

más importante de comprender es que

cuando la sustancia agua sale de la

caldera este se encuentra en vapor

sobrecalentado en estado gaseoso y

porque necesitamos que nuestra sustancia

se encuentra en estado gaseoso porque

luego entrará en una turbina observa la

caja

el vapor de agua golpea los álabes de la

turbina estos a la vez hace que el eje

gire que rote a gran velocidad y ese

trabajo o energía que se obtiene del

giro del eje se acopla a un generador

eléctrico y gracias a la ley de faraday

se transforma en energía eléctrica que

es la que aprovechamos en nuestros

hogares ahora bien este elemento la

turbina

este que está acá la turbina sólo puede

trabajar cuando la sustancia se

encuentra en estado gaseoso jamás puede

estar en mezcla y mucho menos en estado

líquido porque si llega a entrar al

menos una gota de agua a la turbina

puede dañar completamente los álabes

disminuyendo así por supuesto el

rendimiento de la misma por tal razón

siempre a la turbina debe entrar la

sustancia en estado gaseoso y que nos

garantiza que entre en estado gaseoso

que se encuentre en vapor sobrecalentado

y como logramos el vapor sobrecalentado

agregando calor como una caldera

continuemos por lo general después de

que el vapor recorre todos los álabes de

la turbina este sale en forma de mezcla

de mezcla líquido vapor obsérvese que

después que la sustancia pasa por la

turbina cae drásticamente la presión

desde dos mega pascal recuerda que megas

significa millón dos millones de pascal

es a 30 kilos pascal recuerda que acá es

1000 es decir a 30000 pascal es de 2

millones de postales a 30000 pascales y

la temperatura también cae drásticamente

de 300 grados centígrados

por ejemplo 70 grados centígrados ahora

bien una vez que la sustancia sale de la

turbina

necesitamos introducirla en una bomba

para aumentar la presión de la misma e

introducirla a la caldera pero estas son

bombas que trabajan con sustancias en

estado líquido con agua en estado

líquido

hamas dentro de una bomba puede entrar

alguna burbuja de vapor porque sería

capaz de dañar la bomba por tal razón

debemos eliminar de nuestra sustancia

que sale en la condición

el líquido vapor de mezcla cualquier

vestigio de burbujas de vapor y como lo

logramos con un condensador

con este condensador se puede

intercambiar calor entre dos fluidos

entre un fluido que se encuentre más

frío que nuestra sustancia de trabajo

por ejemplo en nuestra sustancia de

trabajo viene a 70 grados centígrados si

lo ponemos en contacto con agua a 20

grados centígrados por ejemplo de un

lago se generará en forma natural una

transferencia de calor desde la

sustancia más caliente hasta la

sustancia más fría pero cuando se extrae

calor a la sustancia cuando pasa por el

condensador esa energía es aprovechada

en un cambio de fase de mezcla al estado

líquido y ojo porque la temperatura en

la entrada del condensador es la misma

que en la salida porque este calor la

energía fue utilizada en un cambio de

fase no en disminuir la temperatura de

la sustancia y recuerda que siempre en

un cambio de fase la temperatura

permanece constante de tal forma que

garantizamos gracias al condensador que

nuestra sustancia

en estado líquido y nuestra bomba pueda

trabajar perfectamente y cuál es el

papel de la bomba aumentar la presión

drásticamente observa entramos con 30

kilos pascal y al salir de la bomba

salimos a 2 milla pascal a una presión

mucho más alta

la temperatura suele aumentar sólo un

poco y tal como ya te expliqué cuando

entré a la caldera el agua en estado

líquido la misma cambia de estado hasta

vapor sobrecalentado al introducir calor

ahora visualiza la semejanza que existe

entre este ciclo ciclo ranking simple y

nuestra estructura básica de una máquina

térmica tenemos la caldera que el foco

caliente miralo acá arriba se genera un

trabajo gracias a ese calor absorbido

por la sustancia se genera un trabajo y

luego tal como ya expliqué se requiere

extraer calor de la sustancia que en

nuestra máquina térmica se representa

con este elemento genial continuemos una

vez que ya hemos comprendido cómo

funciona una máquina térmica a través de

los diferentes ejemplos que hemos

detallado sólo queda por determinar qué

fórmulas vamos a utilizar

para resolver los diferentes ejercicios

en una máquina térmica pues siempre

vamos a utilizar las siguientes fórmulas

vamos a aplicar la primera ley de la

termodinámica recuerda que la primera

ley de la termodinámica es la ley de la

conservación de la energía por lo tanto

si se aplica la primera ley de la

termodinámica acá a la máquina térmica

fija tu atención acá la energía que

entra debe ser igual a la energía que

sale porque la energía siempre se

conserva que energía está entrando a la

máquina térmica el calor caliente que su

uno correcto y ésta debe ser exactamente

igual a toda la energía que sale que

energía sale bueno sale trabajo más y

también sale la energía que no se

aprovecha que es el calor con sus dos y

listo esta es la primera fórmula que

siempre debemos tener presente en las

máquinas térmicas como ya sabemos que

este trabajo siempre será menor que el

calor absorbido por la máquina térmica

ya que no todo el calor lamentablemente

se puede transformar en trabajo nunca

todo el calor el 100% del calor se puede

aprovechar el trabajo jamás en ninguna

máquina térmica esto sucede siempre se

puede aprovechar parte de esta energía

calorífica y como siempre se podrá

parte de esta energía calorífica se

hablará de una eficiencia de la máquina

térmica y que es eficiencia por

definición lo que yo quiero obtener

entre lo que yo tengo que dar que quiero

obtener quiero obtener trabajo correcto

pero que le tengo que dar a la máquina

térmica para obtener este trabajo le

tengo que dar calor q sub 1 y de esta

manera siempre se calculará la

eficiencia que vamos a llamar eficiencia

real de la máquina térmica eficiencia

real y esta eficiencia siempre será

menor que 1 un valor menor que 1

por ejemplo la eficiencia real puede ser

0.7 por ejemplo o 0.8 o 0.4 estos son

algunos valores de eficiencias reales en

algunas ocasiones los autores dan esta

eficiencia en porcentaje simplemente

multiplicando por 100 así 07 sería 70%

o 0.8 equivale al 80% o 0.4 equivale al

40% de tal forma que cuando en algún

ejercicio de máquinas térmicas te den la

eficiencia en porcentaje así ya sabes

que simplemente deberás dividir entre

100 para obtener el valor de la

eficiencia real que es el que utilizarás

en esta fórmula en esta fórmula esta

eficiencia siempre se debe colocar de

esta manera 07 o 0,8 o 0,4 nunca en esta

fórmula la eficiencia se colocará como

70 por ciento 80 o 40 nunca jamás

siempre se debe colocar con estos

valores mucho cuidado con este detalle

muy bien continuemos ahora bien la

eficiencia no solamente se puede

calcular con esta fórmula observa que en

el numerador tenemos el trabajo miralo

acá que el trabajo que por supuesto es

este mismo trabajo

si de la primera ley de la termodinámica

despejamos este trabajo que se obtiene

que el trabajo es igual a 1 y este

término con su 2 que está positivo

pasaría negativo correcto menos con su 2

y al sustituir este despeje en la

fórmula de la eficiencia real que nos

quedaría observa que quedaría es

bastante sencillo la eficiencia real

sería igual a el trabajo que es q sub 12

y todo esto dividido por supuesto entre

q1 ahora bien si aplicamos algo de

álgebra acá separando esta recta en

resta de fracciones podemos escribir la

eficiencia así curso 1 este primer curso

1 dividido entre q sub 1 menos q su 2

/ / curso 1 por lo tanto nuestra

eficiencia real se puede escribir así

puso 1 / cruz 1 es igual a 1

evidentemente menos curso 2 / sub 12 / /

curso 1 en resumen la eficiencia real de

una máquina térmica se podrá calcular

con esta fórmula si conocemos que su 1

el calor caliente y curso 2

el calor frío o la podremos calcular con

esta fórmula y cuando la calcularemos

con esta fórmula cuando conozcamos el

trabajo

y el calor que absorbe el foco caliente

que es fácil y sencillo es anota estas

dos fórmulas

ya que serán de gran utilidad en los

diferentes ejercicios de máquinas

térmicas ahora bien estas son las únicas

fórmulas que vamos a utilizar no vamos a

utilizar una tercera fórmula vamos a

abrir un poco más de espacio en la

pizarra

la tercera fórmula que vamos a utilizar

será la segunda ley de la termodinámica

si aplicamos la segunda ley de la

termodinámica a toda esta estructura que

representa el funcionamiento de nuestra

máquina térmica obtendremos los

siguientes la variación de entropía del

universo es decir de los alrededores de

nuestra máquina que también es llamada o

conocida como entropía generada será

igual a la variación de entropía del

foco caliente del foco uno caliente más

la variación de entropía de la máquina

térmica más la variación de entropía del

foco frío del sumidero frío vamos a

llamarlo el foco 2 ahora bien cuánto

vale la variación de entropía del foco

caliente fíjate atención acá en la

fuente caliente está

fuentes trabajan de tal forma que la

temperatura la temperatura de sub 1

permanece constante y ya sabemos que

cuando la temperatura permanece

constante la variación de entropía se

calculará así como el calor o sub 1 que

en este caso sale de la fuente caliente

por lo tanto es negativo porque está

saliendo de la fuente caliente recuerda

la convención de signo cuando el calor

sal es negativo y cuando el calor entra

es positivo como está saliendo de la

fuente caliente este calor 1 es negativo

dividido sobre la temperatura constante

1 así se calcula la variación de

entropía de la fuente caliente más y

cuánto vale la variación de entropía de

la máquina térmica con mucha atención

las máquinas térmicas siempre pero

siempre trabajan en ciclos en ciclos

termodinámicos siempre y ya sabemos que

la variación de entropía de un ciclo

vamos a colocarlo acá

ciclo la variación de entropía de un

ciclo siempre es igual a cero correcto

siempre es nulo

recordemos nuestro cuadro resumen

observa en pantalla se observa nuestro

cuadro resumen acá en la columna de la

variación de la entropía podemos ver

claramente que cuando nuestro proceso es

cíclico en la última fila la variación

de entropía siempre es igual a cero

siempre es nula y finalmente cuánto vale

la variación de entropía del foco 2 del

foco frío del sumidero cuánto vale de la

misma manera y esta temperatura de sus

dos por lo general permanece constante

por ejemplo el sumidero puede ser la

atmósfera y la temperatura ambiente la

podemos considerar constante por lo

tanto la variación de entropía del foco

frío será curso 2 que en este caso es

positivo porque es positivo porque en el

sumidero fijar su atención en el

sumidero el calor 2 está entrando al

sumidero correcto y cuando el calor

entra es positivo y todo esto dividido

entre la temperatura constante está su 2

en conclusión la variación de entropía

del universo o lo que es lo mismo la

entropía generada

siempre será igual a todos dividido

entre t sus dos menos este menos este

menos que está acá porque cusur no es

negativo menos uno dividido entre la

temperatura 1 y listo así de esta manera

se calculará la variación de entropía de

una máquina térmica siempre es bueno

tomar nota de esta fórmula

vamos a abrir un poco más de espacio

para hacer algunos comentarios

importantes cuando trabajamos con la

segunda ley de la termodinámica la

variación de entropía del universo

caímos en la cuenta que pueden suceder

dos cosas o bien que la variación de

entropía del universo sea mayor que cero

o que la variación de la entropía del

universo sea exactamente igual a cero

esto es lo único que puede suceder jamás

será menor que cero ojo nunca es

imposible que la variación de entropía

del universo sea negativa menor que cero

ahora bien cuando la variación de la

entropía era mayor que cero decíamos que

el proceso era irreversible correcto e

irreversible en cambio cuando la

variación dentro

era exactamente igual a cero decíamos

que el proceso era reversible

irreversible significa ideal e

irreversible lo relacionamos con real

así que cuando en el enunciado de un

ejercicio te digan existe una máquina

térmica irreversible lo que te están

diciendo es que la máquina térmica es lo

real pero si el enunciado menciona que

la máquina térmica es reversible o

reversible lo que te están diciendo es

que la máquina térmica es ideal y más

precisamente estas máquinas térmicas

ideales toman un nombre particular

máquinas térmicas de carnota o lo que es

lo mismo el ciclo que siguen es un ciclo

de carne en la parte superior cuando la

máquina térmica es real se sigue un

ciclo real pero cuando la máquina

térmica es ideal o reversible se sigue

un ciclo de carnota

en resumen hablar de que una máquina

térmica es reversible

es ideal es lo mismo que decir que es

una máquina de carne que sigue un ciclo

de carnota esto es muy pero muy

importante para que te vaya

familiarizando con el lenguaje que

utilizaremos en las máquinas térmicas

ahora bien pon mucha atención a lo que a

continuación te voy a explicar cuando

nuestra máquina térmica funcione en

forma ideal es decir de carnota la

eficiencia no será la real sino una

eficiencia ideal siempre ojo repito

cuando nuestra máquina funcione de esta

manera ideal existirá una eficiencia

ideal se calculará con esta fórmula

observa 1 - la temperatura del foco

térmico frío del sumidero dividido entre

la temperatura del foco térmico caliente

de la fuente caliente esta será la

fórmula utilizada para calcular la

eficiencia y por supuesto esta

eficiencia ideal también se puede

escribir así con mucha atención la

eficiencia ideal siempre será igual al

trabajo

de 'la dividido entre el calor absorbido

de la fuente caliente por lo tanto si

comparamos estas dos fórmulas el trabajo

que se obtiene con esta fórmula es el

trabajo real

vamos a agregar una erre de real que

será diferente del trabajo ideal y este

trabajo ideal ojo el trabajo ideal

siempre será mayor que el trabajo real

siempre así como también la eficiencia

ideal siempre será mayor que la

eficiencia real siempre esto se cumple

repito el trabajo ideal siempre es mayor

que el trabajo real y la eficiencia

ideal siempre es mayor que la eficiencia

real en síntesis si nos dicen que

nuestra máquina es real o que es

irreversible la variación de entropía

del universo siempre será mayor que cero

y se deberá utilizar esta fórmula para

calcular la eficiencia real o esta otra

fórmula

siempre pero si nos dicen que nuestra

máquina es reversible o que funciona

bajo un ciclo de carne o que es ideal

para calcular la eficiencia se deberá

utilizar esta fórmula que está acá y

esta fórmula que está acá

y por supuesto para ambos casos para

ambos casos se seguirá cumpliendo la

primera ley de la termodinámica ya verás

lo fácil y sencillo que es aplicar estas

fórmulas cuando estemos resolviendo los

ejercicios finalicemos este vídeo

analizando una máquina muy semejante a

esta las máquinas frigoríficas

veamos observa la ilustración que se

muestra en pantalla la única diferencia

es que las flechas están al revés porque

las flechas están al revés porque una

máquina frigorífica es utilizada para

enfriar para congelar por ejemplo en una

nevera una nevera es una máquina

frigorífica y en este momento te

preguntarás pero porque las flechas

están colocadas de esta manera ya

sabemos que de manera natural el calor

fluye desde una temperatura mayor

hacia una temperatura menor correcto por

ejemplo desde 200 grados centígrados a

otro cuerpo que se encuentra a 70 grados

centígrados así fluye el calor de manera

natural correcto pero si queremos que

fluya al revés así

será posible hacerlo te pregunto si si

es posible hacerlo pero para lograrlo

debemos utilizar una máquina frigorífica

gracias a la máquina frigorífica se

podrá invertir la dirección del calor

pero ojo esto tiene un costo debemos

introducir trabajo a la máquina

frigorífica se debe introducir trabajo

para lograr extraer este calor el cual

hemos llamado curso 2 el calor frío para

lograr extraer este calor y este que

está acá debemos introducir trabajo a la

máquina frigorífica y por supuesto

cuando la máquina frigorífica absorbe

este calor el mismo es arrojado a una

fuente caliente este calor que es

arrojado lo vamos a llamar curso 1 por

lo general cuando se quieren invertir

los procesos naturales debemos utilizar

máquinas por ejemplo imagina que tienes

un terreno una montaña de esta manera el

agua fluye de manera natural desde la

parte superior hacia la parte inferior

correcto así fluye el agua el agua fluye

por

sin ningún tipo de problema desde cierta

altura que tenga la montaña pero si te

solicitan lo contrario que traslades

agua desde abajo hacia arriba

qué debes hacer se puede lograr invertir

el flujo del agua sí sí se puede lograr

debes utilizar una bomba de agua

correcto gracias a las bombas puedes

llevar esta sustancia el agua desde una

altura menor por ejemplo desde la planta

baja de un edificio hasta la planta más

alta de un edificio correcto sin ningún

tipo de problema pero ojo esa bomba

consume energía no trabaja sola consume

trabajo que por lo general es un trabajo

eléctrico correcto tal como puedes

visualizar si se puede lograr invertir

el flujo natural pero tiene un costo

tiene una inversión debemos introducir

para abajo este mismo principio es lo

que está sucediendo en nuestra máquina

térmica frigorífica y para terminar de

fijar la idea de porque la máquina

frigorífica funciona de esta manera

ahora veamos una nevera observemos

nuestra nevera gracias al motor que

tienen las neveras que para que funcione

debemos agregarle trabajo por lo general

trabajo eléctrico correcto se logra

congelar el agua y conservar nuestros

alimentos esto

yendo calor del refrigerador o

congelador y todos sabemos que bien sea

por la parte trasera de la nevera o por

alguna parte de la nevera ese calor es

expulsado a la atmósfera correcto este

calor es expulsado a la atmósfera y lo

sentimos caliente otro ejemplo muy claro

es el aire acondicionado cuando tenemos

un aire acondicionado encendido en

nuestra habitación que hace el aire

acondicionado extraer calor de la

habitación para disminuir la temperatura

de la habitación por ejemplo a 15 grados

centígrados por ejemplo correcto extrae

calor el aire acondicionado y todos

sentimos que por la parte trasera del

aire acondicionado sale aire

notablemente más caliente correcto esto

se puede sentir perfectamente pero para

que este aire acondicionado haga esto

para que funcione no lo hace solo lo que

debemos hacer debemos introducir trabajo

es por ello que acá la flecha del

trabajo tiene este sentido debemos

introducir trabajo que por lo general en

este caso

en el trabajo eléctrico para que el aire

acondicionado pueda realizar su función

su trabajo sin ningún problema si no

existe energía eléctrica el aire

acondicionado no trabajará de igual

forma fíjate atención a acá si no se

introduce el trabajo la máquina

frigorífica no podrá trabajar no se

podrá enfriar el congelador para

conservar nuestros alimentos así con

esta explicación estoy seguro que ha

quedado muy claro el funcionamiento de

la máquina frigorífica muy bien ahora

veamos qué fórmulas vamos a utilizar en

este tipo de máquinas que serán muy

semejantes a las ya explicadas pero con

ciertas variantes observa también vamos

a aplicar la primera ley de la

termodinámica la ley de conservación de

la energía acá a la máquina frigorífica

recuerda que la energía que entra debe

ser igual a la energía que sale cuál es

la energía que entra bueno entrar

trabajo evidentemente más entra el calor

que se absorbe del congelador y siempre

sale q1

qué es el calor caliente correcto y esta

primera ley es exactamente igual a la de

la máquina térmica es la misma porque

por supuesto el principio es el mismo la

ley de conservación de la energía por lo

tanto de la misma manera el trabajo lo

podemos despejar de esta fórmula y que

obtenemos q sub 1 menos q su 2 porque

claro este término que está positivo

pasa a la derecha negativo también

podemos calcular una eficiencia que la

vamos a representar con la letra 's' y

para calcularla siempre aplicamos la

definición de eficiencia que es lo que

yo quiero obtener dividido entre lo que

yo tengo que dar que quiero obtener yo

quiero obtener el calor q su 2 extrae el

calor eso es lo que yo quiero extraer

calor para conservar mis alimentos para

que los alimentos se conserven a muy

baja temperatura y esto dividido entre

lo que yo tengo que dar pero que tengo

que dar tengo que dar un trabajo el

trabajo eléctrico

el costo correcto yo tengo que entregar

un trabajo tal como ya lo vimos en el

ejemplo no es gratis que nuestra

habitación disminuya a una temperatura

agradable con el aire acondicionado

y ojo esta eficiencia siempre será mayor

que 1 a diferencia de la eficiencia de

las máquinas térmicas que eran menor que

1 y de la misma manera si introducimos

este despeje del trabajo este que está

acá acá en la fórmula de la eficiencia

nuestra eficiencia la podemos escribir

así eficiencia será igual a su 2

dividido entre el trabajo pero el

trabajo es q sub 1 - q su 2 gracias a la

primera ley de la termodinámica si

dividimos tanto en el numerador como en

el denominador entre curso 2 así q su 2

dividido entre curso 2 y dividimos en el

denominador cada uno de los términos

entre curso 2 esto es perfectamente

válido esta fórmula la podemos escribir

así observa curso 2 entre curso 2 es

igual a 1 / 11 / curso 21 entre curso 2

2 y 2 entre curso 2 también es igual a 1

de tal forma que para calcular la

eficiencia también podrás utilizar esta

fórmula y esta que está acá sin ningún

tipo de problema o esta fórmula y esta

que está acá y recuerda que las

eficiencias en las máquinas térmicas

siempre son mayores que 1 y finalmente

también se podrá aplicar la segunda ley

de la termodinámica la ley de la

entropía quedando de la siguiente manera

la variación de entropía del universo

será igual a la variación de entropía de

la fuente caliente pero observa que

ahora a la fuente caliente el calor está

entrando no está saliendo y como está

entrando es positivo quedaría q uno

dividido entre la temperatura 1 recuerda

que el foco caliente siempre se

encuentra a una temperatura 1 la cual se

considera constante mientras que el foco

térmico frío siempre trabajará a una

temperatura 2 la cual también se

considera la constante por ejemplo

queremos que nuestro congelador siempre

se encuentre a menos 5 grados

centígrados por ejemplo o que siempre se

encuentre a 0

2 centígrados por ejemplo todo dependerá

de lo que quieras congelar correcto del

tipo de alimentos del tipo de sustancia

etcétera por lo tanto cuando fijamos

nuestra atención acá en el sumidero en

el congelador el calor está saliendo y

cuando el calor sale es negativo -2

dividido en tres de sus dos ojo con lo

que a continuación te voy a decir esta

fórmula es semejante a la de las

máquinas térmicas más no es igual la de

las máquinas térmicas aquí quedó

negativo y aquí quedó positivo la de las

máquinas térmicas pero la de las

máquinas frigoríficas es así tal como la

estás visualizando en este momento en

pantalla y por supuesto también acá

pueden suceder dos situaciones o bien

que nuestra máquina térmica sea real y

si es real la variación de la entropía

será mayor que cero una máquina térmica

irreversible o se podrá obtener el caso

de que la variación de entropía del

universo sea igual a cero es decir que

la máquina trabaje de forma reversible o

ideal y ya sabemos que ideal es lo mismo

que hablar de carne

por lo tanto también tendrán máquinas

frigoríficas de carenote o máquinas

frigoríficas ideales

vamos a abrir acá un poco más de espacio

en la pizarra para escribir cómo

quedaría la eficiencia ideal con

respecto a la eficiencia real la

eficiencia real es esta vamos a agregar

acá una r eficiencia real se calcula con

esta fórmula o con la que ya borre por

supuesto pero la eficiencia ideal se

calculará así observa tiene esta misma

estructura 1 sobre pero acá en vez de

hacer calor es q 1 sobre q 2 serán las

temperaturas de 1 dividido sobre t 2 y

por supuesto menos 1 esta será la

fórmula que nos permitirá obtener la

eficiencia ideal y por supuesto la

eficiencia ideal siempre es mayor que la

eficiencia

real siempre ahora vamos a concluir este

vídeo mostrándote nuestro cuadro resumen

de las máquinas térmicas de tal forma

que con esta herramienta que a

continuación te mostraré será muy pero

muy sencillo resolver cualquier tipo de

ejercicio de este tema tal como te lo

demostraré en los próximos vídeos de

resolución de ejercicios observa en

pantalla se muestra el cuadro resumen

que estaremos utilizando para resolver

los ejercicios de máquinas térmicas y de

máquinas frigoríficas las primeras dos

filas se corresponden a máquinas

térmicas acá tienes el esquema general

acá tienes la primera ley de la

termodinámica recuerda que siempre se

trabaja con ciclos toda máquina térmica

trabaja a través de ciclos observa que

para las máquinas térmicas reales acá en

la primera fila así se calcula la

eficiencia bien sea con esta fórmula o

con esta fórmula y recuerda que siempre

es menor que 1 la variación de entropía

se calcula de esta manera y ojo cuando

la máquina es real o es irreversible la

variación de entropía siempre es mayor

que cero y por supuesto siempre la

eficiencia real es menor que la

eficiencia ideal o lo que es lo mismo

difícil

ideal siempre es mayor que la eficiencia

real ahora fijemos nuestra atención en

la segunda fila para las máquinas

térmicas ideales como sabemos que la

máquina térmica es ideal cuando te

mencioné en la palabra carne que

funciona bajo un ciclo de carenote o que

la máquina térmica es reversible fíjate

acá en la última columna de

observaciones cuando te digan que la

máquina térmica es ideal o que es de

carnota o que es reversible esta edad

en esta segunda situación donde el

trabajo será el trabajo ideal o el

trabajo máximo que se puede obtener de

la máquina térmica la eficiencia ideal

se calcula con estas fórmulas tal como

ya te lo dije y ojo muy pero muy

importante cuando te toque aplicar esta

fórmula en particular la eficiencia

ideal

con mucha atención las temperaturas

deben estar siempre en unidades

absolutas por eso te lo puse acá en la

parte superior para que jamás lo olvides

las temperaturas deben estar en unidades

absolutas por ejemplo si están en grados

centígrados debe sumar 273 para

llevarlas a kelvin o si estás trabajando

en el sistema inglés y la tienes en

grados fahrenheit debe sumar 460 para

obtenerlas en grados rankings y repito

aquí en esta fórmula y estas

temperaturas debe colocarse en grados

kelvin o en grados rankings dependiendo

del sistema es que estés trabajando por

lo general es el sistema internacional

por lo tanto acá las temperaturas

siempre van en grados kelvin ojo en

grados kelvin porque si sustituyen acá

las temperaturas en grados centígrados

no va a obtener jamás la verdadera

eficiencia ideal mucho cuidado con este

detalle muy bien observa esta importante

situación que se cumple cuando la

máquina es ideal la eficiencia es la

ideal por supuesto o lo que es lo mismo

la eficiencia de carne que se representa

como esta

estas se significan de carne y por

supuesto la eficiencia ideal pasa a ser

la real cuando la máquina funciona de

manera ideal y justamente como la

variación de la entropía es igual a cero

obsérvalo acá recuerda que en las

máquinas ideales la variación de

entropía es igual a cero entonces puedes

igualar a cero esta primera fórmula esta

que está acá mírala

y al igualar a cero esta primera fórmula

puedes obtener esta relación mírala acá

está que está acá observa la y esta

relación es muy importante en las

máquinas ideales porque a veces los

ejercicios se resuelven gracias a que

podemos igualar todos en 3 1 ante sus

docentes de sub-17 recuerda las

temperaturas en unidades absolutas en

grados kelvin siempre ojo las

temperaturas en unidades absolutas

cuando avanzamos a la tercera fila nos

encontramos la máquina frigorífica real

acá tenemos el esquema acá tenemos el

curso 2 real acá se visualiza las

fórmulas de eficiencia con el q su torre

al que se extrae del congelador sabemos

que la variación de entropía es mayor

que 0 porque la máquina es real es decir

es irreversible y sabemos que la

eficiencia real siempre es menor que la

eficiencia ideal y ojo esta eficiencia

siempre es mayor que 1 miralo acá

siempre es mayor que 1 mucho cuidado con

ese detalle si estás calculando esta

eficiencia y por casualidad te da menos

que uno debes detenerte y revisar y

finalmente nos encontramos acá abajo

con la máquina frigorífica y de 'la

donde se podrá extraer el calor máximo

del congelador este es el máximo calor

que se puede extraer ya sabemos que la

eficiencia ideal se calcula de esta

manera la ideal observarlo acá y ojo

siempre recuerda lo las temperaturas en

que elvin en unidades absolutas siempre

y por supuesto como la máquina es

reversible la variación de entropía es

igual a cero por lo tanto puedes igualar

a cero perfectamente esta fórmula ésta

que está acá y obtener esta relación

esta que está acá y cómo vas a saber que

la máquina frigoríficas ideal porque te

nombran que es una máquina frigorífica

de carenote polvo que te dicen que es

una máquina frigoríficas reversible o te

lo dicen directamente la máquina

frigorífica es ideal con cualquiera de

estas tres palabras identificas que te

encuentras en una situación ideal y

debes utilizar estas fórmulas de esta

fila igual para las máquinas térmicas

como sabes que estás en una máquina

térmica ideal si te dicen que la máquina

térmica es de carnota

o que la máquina térmica es el

reversible o que la máquina térmica es

ideal mucho cuidado con estas tres

palabras claves porque siempre las

utilizan en los ejercicios claro si te

dicen que la máquina térmica es

irreversible o que la máquina

frigorífica es irreversible es

simplemente porque es real y deberás

utilizar esta fórmula bien sea la de la

primera fila o la de la tercera fila ya

lo verás cuando estemos resolviendo los

diferentes ejercicios si este vídeo te

fue útil suscríbete a nuestro canal

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sobre este tema mirando este vídeo para

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punto