Anónimo
Termodinámica
Hola
Soy estudiante de ing. Química y me encuentro viendo termodinámica 1 y cuando estaba analizando la segunda ley me surge una duda
Que seria mejor desde el punto de vista de la eficiencia isentropica, (es decir la relación del trabajo real con el trabajo reversibel adiabatico), operar una turbina y un compresor adiabaticamente o isotermicamente. Si me puedes ayudar con esto que quedaría muy agradecida.
Gracias por la atención prestada
Feliz día.
Soy estudiante de ing. Química y me encuentro viendo termodinámica 1 y cuando estaba analizando la segunda ley me surge una duda
Que seria mejor desde el punto de vista de la eficiencia isentropica, (es decir la relación del trabajo real con el trabajo reversibel adiabatico), operar una turbina y un compresor adiabaticamente o isotermicamente. Si me puedes ayudar con esto que quedaría muy agradecida.
Gracias por la atención prestada
Feliz día.
1 respuesta
Respuesta de janderkla
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En ambos tanto en la turbuna como en el compresor, parte del trabajo realizado se pierde en forma de calor, como pasa en el 99% de los casos, las fugas y las irreversibilidades son debidas a la transformación de nuestro trabajo en calor no deseado.
Una vez dicho esto, tanto si trabajas de una manera isotérmica como de una forma adiabatica no podrás impedir estas fugas de calor, por tanto es mejor trabajar de una forma isotérmica si no quieres ver como tu turbina o compresor acaban fundiéndose de calor. De hay que necesitamos sistemas refrigerantes para asegurarnos que nuestra turbina o compresor trabajan a la temperatura ideal, igual que pasa con el motor de un coche. Si trabajara de forma adiabatica no evitaríamos que se perdiera menos calor, haciendo el proceso irreversible o perdiendo parte de la eficiencia de nuestra turbina o compresor. Pero puede que en determinados momentos nos interese trabajar de forma adiabatica y no isotérmica. Por ejemplo, nos interesa comprimir de una forma isotérmica para que una vez se enfríe el gas al expandirlo de una forma adiabatica se enfriara. Así es como funcionan todos los aparatos de frio. En cada caso se necesita algo distinto. Pero a no ser que fabriquemos la maquina perfecta, con rozamiento 0 no podremos pensar en procesos energéticos totalmente reversibles y hay teorías que explican que es imposible conseguir esto (por ejemplo la entropía es una de ellas).
Espero haber sido de ayuda. Si necesitas algo más o algo no te quedo claro, dímelo.
Una vez dicho esto, tanto si trabajas de una manera isotérmica como de una forma adiabatica no podrás impedir estas fugas de calor, por tanto es mejor trabajar de una forma isotérmica si no quieres ver como tu turbina o compresor acaban fundiéndose de calor. De hay que necesitamos sistemas refrigerantes para asegurarnos que nuestra turbina o compresor trabajan a la temperatura ideal, igual que pasa con el motor de un coche. Si trabajara de forma adiabatica no evitaríamos que se perdiera menos calor, haciendo el proceso irreversible o perdiendo parte de la eficiencia de nuestra turbina o compresor. Pero puede que en determinados momentos nos interese trabajar de forma adiabatica y no isotérmica. Por ejemplo, nos interesa comprimir de una forma isotérmica para que una vez se enfríe el gas al expandirlo de una forma adiabatica se enfriara. Así es como funcionan todos los aparatos de frio. En cada caso se necesita algo distinto. Pero a no ser que fabriquemos la maquina perfecta, con rozamiento 0 no podremos pensar en procesos energéticos totalmente reversibles y hay teorías que explican que es imposible conseguir esto (por ejemplo la entropía es una de ellas).
Espero haber sido de ayuda. Si necesitas algo más o algo no te quedo claro, dímelo.
Hola
Muchas gracias por tu respuesta pero me queda una duda
según la primera ley no es mejor trabajar de forma adiabatica ya que no se pierde calor por los alrededores teniendo un balance de
u=Q + w
Donde el trabajo seria el real que produce la turbina
Pues el proceso adiabatico no me dejaría perder ese calor ni la energía.
O estoy cofindiendo estas dos leyes.
Gracias por tu respuesta.
Muchas gracias por tu respuesta pero me queda una duda
según la primera ley no es mejor trabajar de forma adiabatica ya que no se pierde calor por los alrededores teniendo un balance de
u=Q + w
Donde el trabajo seria el real que produce la turbina
Pues el proceso adiabatico no me dejaría perder ese calor ni la energía.
O estoy cofindiendo estas dos leyes.
Gracias por tu respuesta.
Tienes razón si hablamos de la "teoria" mantener el sistema adiabatico no te permitiría perder calor y por tanto el sistema mantendría toda la energía, pero ahora vayamos al caso practico, imaginate tu como maquina, como podrás hacer más trabajo real, estando en un sistema adiabatico, es decir, sin fugas de calor, ¿y por tanto recubierto de material totalmente aislante que conserve tu calor mientras subes las escaleras de un gran edificio? ¿O en condiciones isotérmicas de 20ºC constantes en tu cuerpo? Creo que la duda ofende, conservar un calor que es subproducto del trabajo, ya sea por fricciones o por reacciones exotermicas es perjudicial para la maquina. Un motor de coche busca una temperatura constante de unos 90ºC para trabajar en optimas condiciones y obtener de la energía el máximo rendimiento (trabajo real). Nosotros hacemos lo mismo pero a 36ºC.
Si tu una turbina la haces trabajar en adiabatico, conservaras durante unos minutos toda la energía utilizada en forma de la suma de trabajo real y calor, pero pasados esos minutos llegara a temperatura de fusion de sus componentes y dejara de ser funcional, pasando a ser un trozo de metal fundido que no podrá realizar más trabajo. Lo que debes intentar es reducir el rozamiento al mínimo, buscar las condiciones de presión y temperatura optimas para que al consumirse la energía el máximo tanto por ciento de esta se transforme en trabajo real y el mínimo tanto por ciento en calor. Pero nunca trabajar en adiabatico, a no ser que estés descomprimiendo un gas y lo que busques es su enfriamiento, en ese caso tendrás que buscar las condiciones más adiabaticas posibles, dado que lo que te interesa es enfriar y no realizar un trabajo de expansión del liquido.
Ten en cuenta que cuando la gasolina entra en una turbina o motor de coche explota dando calor y trabajo al cilindro para que se mueva, la energía química del carburante pasa a ser trabajo que es una energía semi-degradada, y calor que si es una energía degradada. Todo son tipos de energía y por tanto pueden transformarse las unas en las otras, pero la energía química puede transformarse al 100% en calor solo con quemarla sin embargo ese mismo calor solo podría transformarse en un 20% de energía química por muy optimizada que estuviera la maquina.
La escala de energías seria: química o eléctrica >>>> motriz >>>> calor
En esta escala pasar de la primera a la siguiente puede hacerse con rendimientos muy altos, sin embargo pasar de calor a motriz y de motriz a eléctrica tiene rendimientos extremadamente bajos. No se si te habían hablado de los diferentes tipos de energía y sus degradaciones pero es interesante tenerlo en cuenta.
Espero haber sido de ayuda. Cualquier duda más dímelo.
Si tu una turbina la haces trabajar en adiabatico, conservaras durante unos minutos toda la energía utilizada en forma de la suma de trabajo real y calor, pero pasados esos minutos llegara a temperatura de fusion de sus componentes y dejara de ser funcional, pasando a ser un trozo de metal fundido que no podrá realizar más trabajo. Lo que debes intentar es reducir el rozamiento al mínimo, buscar las condiciones de presión y temperatura optimas para que al consumirse la energía el máximo tanto por ciento de esta se transforme en trabajo real y el mínimo tanto por ciento en calor. Pero nunca trabajar en adiabatico, a no ser que estés descomprimiendo un gas y lo que busques es su enfriamiento, en ese caso tendrás que buscar las condiciones más adiabaticas posibles, dado que lo que te interesa es enfriar y no realizar un trabajo de expansión del liquido.
Ten en cuenta que cuando la gasolina entra en una turbina o motor de coche explota dando calor y trabajo al cilindro para que se mueva, la energía química del carburante pasa a ser trabajo que es una energía semi-degradada, y calor que si es una energía degradada. Todo son tipos de energía y por tanto pueden transformarse las unas en las otras, pero la energía química puede transformarse al 100% en calor solo con quemarla sin embargo ese mismo calor solo podría transformarse en un 20% de energía química por muy optimizada que estuviera la maquina.
La escala de energías seria: química o eléctrica >>>> motriz >>>> calor
En esta escala pasar de la primera a la siguiente puede hacerse con rendimientos muy altos, sin embargo pasar de calor a motriz y de motriz a eléctrica tiene rendimientos extremadamente bajos. No se si te habían hablado de los diferentes tipos de energía y sus degradaciones pero es interesante tenerlo en cuenta.
Espero haber sido de ayuda. Cualquier duda más dímelo.