termodinamica

Experto:
Usuario: Anónimo Fecha: 11/03/2008
Valoración: (5,00 sobre 5) Categoría: Ingeniería Química
08/03/2008
Usuario
hola
soy estudiante de ing. quimica y me encuentro viendo termodinamica 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 relacion del trabajo real con el trabajo reversibel adiabatico), operar una turbina y un compresor  adiabaticamente o isotermicamente. si me puedes ayudar con esto que quedaria muy agradecida.
gracias por la atencion prestada
 
feliz dia.  
08/03/2008
nana33, experto respondiendo en Ingeniería Química
Experto
Hola, 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 transformacion de nuestro trabajo en calor no deseado.
Una vez dicho esto, tanto si trabajas de una manera isotermica como de una forma adiabatica no podras impedir estas fugas de calor, por tanto es mejor trabajar de una forma isotermica si no quieres ver como tu turbina o compresor acaban fundiendose 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 evitariamos 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 isotermica. Por ejemplo, nos interesa comprimir de una forma isotermica para que una vez se enfrie el gas al expandirlo de una forma adiabatica se enfriara. Asi 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 energeticos totalmente reversibles y hay teorias que explican que es imposible conseguir esto (por ejemplo la entropia es una de ellas).
Espero haber sido de ayuda. Si necesitas algo mas o algo no te quedo claro, dimelo. Un saludo.
08/03/2008
Usuario
hola
muchas gracias por tu respuesta pero me queda una duda
segun 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 dejaria perder ese calor ni la energia.
o estoy cofindiendo estas dos leyes.
gracias por tu respuesta.
11/03/2008
nana33, experto respondiendo en Ingeniería Química
Experto
Hola, tienes razon si hablamos de la "teoria" mantener el sistema adiabatico no te permitiria perder calor y por tanto el sistema mantendria toda la energia, pero ahora vayamos al caso practico, imaginate tu como maquina, como podras hacer mas 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 isotermicas 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 energia el maximo 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 energia 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 podra realizar mas trabajo. Lo que debes intentar es reducir el rozamiento al minimo, buscar las condiciones de presion y temperatura optimas para que al consumirse la energia el maximo tanto por ciento de esta se transforme en trabajo real y el minimo tanto por ciento en calor. Pero nunca trabajar en adiabatico, a no ser que estes descomprimiendo un gas y lo que busques es su enfriamiento, en ese caso tendras que buscar las condiciones mas adiabaticas posibles, dado que lo que te interesa es enfriar y no realizar un trabajo de expansion 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 energia quimica del carburante pasa a ser trabajo que es una energia semi-degradada, y calor que si es una energia degradada. Todo son tipos de energia y por tanto pueden transformarse las unas en las otras, pero la energia quimica puede transformarse al 100% en calor solo con quemarla sin embargo ese mismo calor solo podria transformarse en un 20% de energia quimica por muy optimizada que estubiera la maquina.
La escala de energias seria: quimica o electrica >>>> 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 electrica tiene rendimientos extremadamente bajos. No se si te habian hablado de los diferentes tipos de energia y sus degradaciones pero es interesante tenerlo en cuenta.
Espero haber sido de ayuda. Cualquier duda mas dimelo. Un saludo.
11/03/2008
Usuario
MUCHAS GRACIAS QUE BUENO QUE MI PROFE DE TERMO DIERA SOLUCIONES COMO LAS QUE TU DAS. EN COLOMBIA HACEN FALTA PROFES CON TUS CONOCIMIENTOS.UN SALUDO
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