Un SC es adiabático. Me preguntan si W realizado depende o no del camino que hice.
Segun la 1° ley me queda
Q = W + DELTA U
0 = W + DELTA U
-W= DELTA U
W = U inicial - U final
Estoy viendo que el trabajo NO DEPENDE del camino que hice, ya que arranqué en un estado A y terminé en un estado B, marcados por las condiciones termodinámicas de A y de B.
Tengo un SC, no me dicen si es rigido o con frontera movil.
Me piden que compare dos casos:
a) Pasar de A a B, mediante un proceso reversible
b) Pasar de A a B, mediante un proceso REAL, irreversible.
Tengo que ver si el CAMBIO DE ENTROPÍA del sistema es distinto en los casos anteriores.
Si me pongo a pensar, me estan preguntando sobre DELTA S sistema.
Sabiendo que DELTA S sistema = SB - SA , acabo de ver que NO DEPENDE de qué proceso hice, ya que ambos sistemas van a quedar en el punto B arrancando de A. La entropía es función de estado. Si parto de A y llego a B, como sea que lo haya hecho, mi delta S es el mismo.
Existen varias causas por las cuales un gas puede apartarse del modelo de gas ideal, algunas de las más comunes son:
Interacciones intermoleculares: El modelo de gas ideal supone que las moléculas de gas no interactúan entre sí. Sin embargo, en la realidad, las moléculas de gas pueden experimentar interacciones intermoleculares, como fuerzas de atracción y repulsión, que pueden modificar el comportamiento del gas y alejarlo del modelo ideal. ( ESTO SI LO VIO VANDER, TU BEST FRIEND)
Volumen de las moléculas: El modelo de gas ideal considera que las moléculas de gas son puntos sin volumen, pero en realidad tienen un tamaño finito. Cuando las moléculas están muy cerca unas de otras, su volumen puede empezar a ser significativo y afectar las propiedades del gas. (TAMBIÉN LO VIO WAALS, COMO LA ANTERIOR)
Altas presiones: A altas presiones, el volumen de las moléculas se vuelve mucho más significativo y puede empezar a afectar el comportamiento del gas. Además, las interacciones intermoleculares se vuelven más importantes, lo que puede alejar al gas del modelo ideal.
Tengo una turbina adiabática reversible (No intercambia calor con el entorno y tampoco genera entropia) y la tengo que comparar con una turbina adiabática real (no intercambia calor con el entorno pero si tiene irreversibilidades, por lo que genera entropía), en terminos de desempeño.
Lo que voy a hacer es un balance energético de una turbina genérica para empezar:Potencia de la turbina (Wpunto) = Flujo másico (mpunto) * (he - hs)
Bien, la potencia de cualquier turbina ADIABÁTICA depende de cómo entra la sustancia que producirá trabajo y cómo sale, en términos de entalpía.
En términos teóricos, entiendo que cuando una turbina GENERA entropía, PIERDE capacidad de realizar trabajo. Es algo que NO BUSCAMOS cuando operamos estos dispositivos.
Entonces una turbina adiabática reversible (IDEAL) , al NO GENERAR entropía, puede entregar MUCHO mas trabajo que una turbina REAL, que tiene irreversibilidades.
Vamos a mostrarlo ahora matemáticamente:
Si yo tengo una turbina isoentrópica, entonces Se=Ss (luego de hacer balance de entropia). Eso me permite calcular los valores de salida de la turbina con su presión (Ps) y su entropía (Ss ideal). Cuando obtenga la ENTALPÍA de salida, me dará un número que lo llamaremos hs ideal.
Si yo tengo una turbina REAL, entonces yo genero entropía y mi Ssalida real será MAYOR a mi Sentrada. Cuando vaya a buscar los valores de ENTALPÍA de salida, encontraré que tengo una hs REAL.
Lo que voy a encontrar es que hs ideal < hs real.
Esto tiene sentido, ya que la turbina IDEAL puede aprovechar mucho mejor la energía de la sustancia que está entrando y convertirla en trabajo en una mayor cantidad. Esto sugiere que la energía de la sustancia a la salida será bastante baja en comparación con una turbina REAL, que no logra lo mismo.
Entonces surge el rendimiento isoentrópico:Rendiso = W real / W ideal <= 1 Siempre es menor o igual a 1.
Vamos a ver cómo queda la expresión de la Sgen para cada turbina:Si yo tengo una turbina reversible y adiabática
Sgen = 0 por ser reversible
Si yo tengo una turbina adiabática
Sgen = Delta S sistema
La entropía generada es exactamente igual al cambio de entropía del sistema. Es decir, mi sistema incrementa su entropía por irreversibilidades de la turbina.
1) a)Yo tengo una turbina isoentrópica. Eso me dice que la entropía de la sustancia que entra es igual a la entropía con la que sale. DELTA S del sistema es 0.
Esa turbina isoentrópica puede intercambiar calor con el entorno. Probablemente pierda calor hacia el entorno que se encuentre a una temperatura T.
Ese intercambio de calor conlleva un intercambio de entropía con el ambiente, por lo tanto esa turbina estará generando entropía por intercambio de calor.
Sgen = Q/T - Delta S sistema
Sgen = Q/T
toda la entropía asociada al intercambio de calor es exactamente igual a la entropía generada en ese proceso de la turbina.
Entonces si genero entropía, la turbina NO es reversible.
Qué pelotudoooooo, me olvidé de justificárselo con el balance. Simplemente le dije que la transferencia de calor tiene asociada una entropía generada y ya. Conociéndolo a Pepe, me tacha el ejercicio.
4) B)
Un SC es adiabático. Me preguntan si W realizado depende o no del camino que hice.
Segun la 1° ley me queda
Q = W + DELTA U
0 = W + DELTA U
-W= DELTA U
W = U inicial - U final
Estoy viendo que el trabajo NO DEPENDE del camino que hice, ya que arranqué en un estado A y terminé en un estado B, marcados por las condiciones termodinámicas de A y de B.
4) a)
Tengo un SC, no me dicen si es rigido o con frontera movil.
Me piden que compare dos casos:
a) Pasar de A a B, mediante un proceso reversible
b) Pasar de A a B, mediante un proceso REAL, irreversible.
Tengo que ver si el CAMBIO DE ENTROPÍA del sistema es distinto en los casos anteriores.
Si me pongo a pensar, me estan preguntando sobre DELTA S sistema.
Sabiendo que DELTA S sistema = SB - SA , acabo de ver que NO DEPENDE de qué proceso hice, ya que ambos sistemas van a quedar en el punto B arrancando de A. La entropía es función de estado. Si parto de A y llego a B, como sea que lo haya hecho, mi delta S es el mismo.
3) b)
3)a)
Existen varias causas por las cuales un gas puede apartarse del modelo de gas ideal, algunas de las más comunes son:
Interacciones intermoleculares: El modelo de gas ideal supone que las moléculas de gas no interactúan entre sí. Sin embargo, en la realidad, las moléculas de gas pueden experimentar interacciones intermoleculares, como fuerzas de atracción y repulsión, que pueden modificar el comportamiento del gas y alejarlo del modelo ideal. ( ESTO SI LO VIO VANDER, TU BEST FRIEND)
Volumen de las moléculas: El modelo de gas ideal considera que las moléculas de gas son puntos sin volumen, pero en realidad tienen un tamaño finito. Cuando las moléculas están muy cerca unas de otras, su volumen puede empezar a ser significativo y afectar las propiedades del gas. (TAMBIÉN LO VIO WAALS, COMO LA ANTERIOR)
Altas presiones: A altas presiones, el volumen de las moléculas se vuelve mucho más significativo y puede empezar a afectar el comportamiento del gas. Además, las interacciones intermoleculares se vuelven más importantes, lo que puede alejar al gas del modelo ideal.
2)
Para que una MT sea POSIBLE (no importa si es reversible o no) DEBE CUMPLIR SI O SI con la primera y con la segunda ley.
Si la maquina viola la 1° ley, se llama maquina de movimiento perpetuo I.
Si la maquina viola la 2° ley, se la llama Maquina de movimiento perpetuo II.
En este caso aplico el balance de energía a la MT ( 1° ley)
La tomo como un ciclo por lo que es estacionario (derivada=0) y no es atravesado por flujos masicos.
sumatoria de Q = sumatoria de W
Qe +Qs = Wneto
800kW + (-250kW) = ? 300kW
Viola la 1° ley por lo que es una maquina de movimiento perpetuo 1.
Vamos a ver si cumple con la segunda ley :
Es estacionaria derivada=0 y no es atravesada por flujos masicos
0 = sumatoria Q/T + Sgen
Sgen = - ( Qe / 1000k) - (Qs/300k)
Sgen = - 800W/1000k + 250W/300k
Sgen= POSITIVA
Cumple con la segunda ley.
Es una maquina de movimiento perpetuo I, imposible.
1) b)
Tengo una turbina adiabática reversible (No intercambia calor con el entorno y tampoco genera entropia) y la tengo que comparar con una turbina adiabática real (no intercambia calor con el entorno pero si tiene irreversibilidades, por lo que genera entropía), en terminos de desempeño.
Lo que voy a hacer es un balance energético de una turbina genérica para empezar: Potencia de la turbina (Wpunto) = Flujo másico (mpunto) * (he - hs)
Bien, la potencia de cualquier turbina ADIABÁTICA depende de cómo entra la sustancia que producirá trabajo y cómo sale, en términos de entalpía.
En términos teóricos, entiendo que cuando una turbina GENERA entropía, PIERDE capacidad de realizar trabajo. Es algo que NO BUSCAMOS cuando operamos estos dispositivos.
Entonces una turbina adiabática reversible (IDEAL) , al NO GENERAR entropía, puede entregar MUCHO mas trabajo que una turbina REAL, que tiene irreversibilidades.
Vamos a mostrarlo ahora matemáticamente:
Si yo tengo una turbina isoentrópica, entonces Se=Ss (luego de hacer balance de entropia). Eso me permite calcular los valores de salida de la turbina con su presión (Ps) y su entropía (Ss ideal). Cuando obtenga la ENTALPÍA de salida, me dará un número que lo llamaremos hs ideal.
Si yo tengo una turbina REAL, entonces yo genero entropía y mi Ssalida real será MAYOR a mi Sentrada. Cuando vaya a buscar los valores de ENTALPÍA de salida, encontraré que tengo una hs REAL.
Lo que voy a encontrar es que hs ideal < hs real.
Esto tiene sentido, ya que la turbina IDEAL puede aprovechar mucho mejor la energía de la sustancia que está entrando y convertirla en trabajo en una mayor cantidad. Esto sugiere que la energía de la sustancia a la salida será bastante baja en comparación con una turbina REAL, que no logra lo mismo.
Entonces surge el rendimiento isoentrópico: Rendiso = W real / W ideal <= 1 Siempre es menor o igual a 1.
Vamos a ver cómo queda la expresión de la Sgen para cada turbina: Si yo tengo una turbina reversible y adiabática
Sgen = 0 por ser reversible
Si yo tengo una turbina adiabática
Sgen = Delta S sistema
La entropía generada es exactamente igual al cambio de entropía del sistema. Es decir, mi sistema incrementa su entropía por irreversibilidades de la turbina.
1) a) Yo tengo una turbina isoentrópica. Eso me dice que la entropía de la sustancia que entra es igual a la entropía con la que sale. DELTA S del sistema es 0.
Esa turbina isoentrópica puede intercambiar calor con el entorno. Probablemente pierda calor hacia el entorno que se encuentre a una temperatura T.
Ese intercambio de calor conlleva un intercambio de entropía con el ambiente, por lo tanto esa turbina estará generando entropía por intercambio de calor.
Sgen = Q/T - Delta S sistema
Sgen = Q/T
toda la entropía asociada al intercambio de calor es exactamente igual a la entropía generada en ese proceso de la turbina.
Entonces si genero entropía, la turbina NO es reversible.