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Proceso reversible Un proceso reversible se define como un proceso que se puede invertir sin dejar ningún rastro en los alrededores. Es decir, tanto el sistema como los alrededores vuelven a sus estados iniciales una vez finalizado el proceso inverso. Esto es posible sólo si el intercambio de calor y trabajo netos entre el sistema y los alrededores es cero para el proceso combinado (original e inverso). Los procesos que no son reversibles se denominan procesos irreversibles. Es posible volver un sistema a su estado original siguiendo un proceso, sin importar si éste es reversible o irreversible. Pero para procesos reversibles, esta restauración se hace sin dejar ningún cambio neto en los alrededores, mientras que para procesos irreversibles los alrededores normalmente hacen algún trabajo sobre el sistema, por lo tanto, no vuelven a su estado original. Los procesos reversibles en realidad no ocurren en la naturaleza, sólo son idealizaciones de procesos reales. Los reversibles se pueden aproximar mediante dispositivos reales, pero nunca se pueden lograr; es decir, todos los procesos que ocurren en la naturaleza son irreversibles. Ejemplos Los procesos que se idealizan generalmente como reversibles incluyen:

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Movimiento sin fricción Compresión o expansión restringida. Transferencia de energía como calor debido diferencia infinitesimal de la temperatura Corriente eléctrica a través de una resistencia cero Reacción química restringida Mezcla de dos muestras de la misma sustancia en el mismo estado.

Ciclo ideal de Carnot las máquinas térmicas son dispositivos cíclicos y que el fluido de trabajo de una de estas máquinas vuelve a su estado inicial al final de cada ciclo. Durante una parte del ciclo el fluido realiza trabajo y durante otra se hace trabajo sobre el fluido. Por lo tanto, los ciclos más eficientes son los reversibles, o sea, ciclos que consisten por completo en procesos reversibles. En la práctica no es posible lograr ciclos reversibles porque no se pueden eliminar las irreversibilidades relacionadas con cada proceso. Sin embargo, los ciclos reversibles proporcionan límites superiores al desempeño de los ciclos reales El ciclo reversible más conocido sea el ciclo de Carnot, propuesto en 1824 por el ingeniero francés Sadi Carnot. La máquina térmica teórica que opera en el ciclo de Carnot se llama máquina térmica de Carnot, cuyo ciclo se compone de cuatro procesos reversibles, dos isotérmicos y dos adiabáticos, y que es posible llevar a cabo en un sistema cerrado o de flujo estacionario Consta de cuatro etapas:

1. Expansión isoterma. En la situación inicial el gas se encuentra a la máxima presión, mínimo volumen y la máxima temperatura dada por el foco caliente. En contacto con el foco, el gas se expande (disminuyendo la presión y aumentando el volumen) de forma isoterma (temperatura constante) por lo que se absorbe calor de la fuente. 2. Expansión adiabática. Se aísla térmicamente el recipiente que contiene el gas (por ello no existe transferencia de calor con el exterior) así que continúa expandiéndose, pero en esta etapa se consigue además que el gas disminuya su temperatura.

3. Compresión isoterma. En esta etapa se comprime el gas (aumentando presión y disminuyendo el volumen que éste ocupa) manteniendo constante la temperatura. Dada esta situación el gas cede calor al foco frío. 4. Compresión adiabática. Aislado térmicamente, el sistema evoluciona comprimiéndose y aumentando su temperatura hasta el estado inicial. Un motor de Carnot es un dispositivo ideal que describe un ciclo de Carnot. Trabaja entre dos focos, tomando calor Q1 del foco caliente a la temperatura T1, produciendo un trabajo W, y cediendo un calor Q2 al foco frío a la temperatura T2. En un motor real, el foco caliente está representado por la caldera de vapor que suministra el calor, el sistema cilindro-émbolo produce el trabajo y se cede calor al foco frío que es la atmósfera.

La máquina de Carnot también puede funcionar en sentido inverso, denominándose entonces frigorífico. Se extraería calor Q2 del foco frío aplicando un trabajo W, y cedería Q1 al foco caliente. En un frigorífico real, el motor conectado a la red eléctrica produce un trabajo que se emplea en extraer un calor del foco frío (la cavidad del frigorífico) y se cede calor al foco caliente, que es la atmósfera.

Maquinas térmicas ideales El trabajo se puede convertir fácilmente en otras formas de energía, pero convertir éstas en trabajo no es fácil. Convertir el calor en trabajo requiere usar algunos dispositivos especiales. Estos dispositivos se llaman máquinas térmicas Las máquinas térmicas difieren bastante entre sí, pero es posible caracterizarlas a todas mediante 1. Reciben calor de una fuente a temperatura alta (energía solar, horno de petróleo, reactor nuclear, etcétera). 2. Convierten parte de este calor en trabajo (por lo general en la forma de una flecha rotatoria). 3. Rechazan el calor de desecho hacia un sumidero de calor de baja temperatura (la atmósfera, los ríos, etcétera). 4. Operan en un ciclo.

Las máquinas térmicas y otros dispositivos cíclicos por lo común requieren un fluido hacia y desde el cual se transfiere calor mientras experimenta un ciclo. Al fluido se le conoce como fluido de trabajo. Las máquinas relacionadas con la combustión interna, como las turbinas de gas y los motores de automóviles, entran en esta categoría. Estos dispositivos operan en un ciclo mecánico, pero no en un ciclo termodinámico, porque el fluido de trabajo (los gases de combustión) no experimenta un ciclo completo.

El dispositivo productor de trabajo que mejor se ajusta a la definición de una máquina térmica es la central eléctrica de vapor, la cual es una máquina de combustión externa, es decir, la combustión se lleva a cabo fuera de la máquina y la energía liberada durante este proceso se transfiere al vapor como calor.

Ejemplos de máquinas de vapor EXISTEN 3 TIPOS DE MAQUINAS TERMICAS 1. De combustión externa. 2. De combustión interna. 3. De reacción. DE COMBUSTIÓN EXTERNA Es cuando el combustible se quema fuera del motor como por ejemplo una máquina de vapor. DE COMBUSTIÓN INTERNA Es cuando el combustible se quema dentro de la máquina como por ejemplo un motor de coche. DE REACCIÓN Es un tipo de motor que descarga

un chorro de fluido a gran velocidad para generar un empuje como por ejemplo un motor de avión.

Ciclos termodinámicos ideales

Ciclo Rankine, para máquinas de vapor. Ciclo Otto, que aproxima el comportamiento de los motores de explosión. Ciclo Diesel, para motores diésel. Ciclo Brayton (o Joule), Un ciclo ideal que sirve como referencia para el resto es el:

Ciclo de Carnot (GIE)

Termodinámica, 6ta Edición - Yunus A. Çengel y Michael A. Boles http://www.unet.edu.ve/~fenomeno/F_DE_T-75.htm https://es.slideshare.net/cecymedinagcia/procesos-reversibles-e-irreversibles http://energiadoblecero.com/definiciones/ciclos-termodinamicos/ciclo-de-carnot http://laplace.us.es/wiki/index.php/M%C3%A1quinas_t%C3%A9rmicas_(GIE) https://es.slideshare.net/Lordskymaster00/segunda-ley-de-termodinamica

introducción En este tema observaremos bajo un punto de vista termodinámico como es que trabaja una maquina térmica y los procesos que realiza para generar una fuerza es muy importante conocer estos aspectos para poder entender cómo es que a partir del calor de puede generar un trabajo además de los diferentes tipos de máquinas térmicas que hay en la actualidad...