Bien, buenas tardes. Vamos a empezar esta nueva sesión de física dentro
de los distintos grados de ingeniería. Y vamos a empezar el último
bloque, ¿no? El cuarto bloque, que es a partir del tema 17, en adelante.
Mirad, os he puesto dos grabaciones que son muy interesantes. Aunque ponga
ahí curso cero, son dos grabaciones que este año lo he hecho coincidir
con vuestro programa de ingeniería. De manera que tanto los contenidos
teóricos como los ejercicios planteados en estas dos grabaciones, algo
más de dos horas, se corresponden a los temas 17, 18 y 19 de vuestro libro
y que yo os invito a que lo veáis. Yo lo he puesto en el foro de tutoría,
¿no? Y bueno... Y es importante que lo trabajéis en este sentido. El
programa es muy amplio, muy extenso, ¿no? Y sí que es cierto que conviene
que veáis estas dos grabaciones incluso antes de la sesión de hoy. Pero
bueno, a lo mejor ya lo habéis visto por diversos motivos. Por el curso
cero, porque lo he puesto en el foro y está a vuestra disposición.
¿Vale? Importante, ¿eh? Yo ahora intentaré hacer algunos remarques.
Vamos a ver ahora el tema 20, que es la segunda ley. La segunda ley de la
termodinámica. Hemos de ir trabajando en la segunda ley de la
termodinámica, que también se basa... Y los ejercicios que aparecen
están muy relacionados. La primera es con la segunda ley de la
termodinámica, ¿eh? Entonces... Aquí hay un número de ejercicios
numerosos, significativo, que están resueltos y están explicados en estas
grabaciones también. Y bueno, y ahora vamos a ver más, ¿eh? Vamos a ver
más. Bueno. Vamos a hablar de la segunda ley de la termodinámica. Pero
antes de empezar... La segunda ley de la termodinámica, permíteme que
haga un breve repaso de la primera ley de la termodinámica. Aquí tenéis
la primera ley de la termodinámica. Brevemente, quiero recordaros que lo
que nos dice la primera ley de la termodinámica es que la variación de
energía interna de un sistema es igual al calor intercambiado menos el
trabajo realizado o desarrollado. Saber que no se pueden determinar las
energías. No se pueden determinar las energías internas en valores
absolutos, sino que se determinan las variaciones de energía interna. El
calor es la energía transferida, ¿no? De un cuerpo a otro, está a
distinta temperatura. Es una definición de calor, como sabéis. Y el
trabajo, pues... El trabajo... Tenéis como fórmula del trabajo... ¿No? P
diferencial de V. Que es una ecuación que se va a ir transformando. Y que
se ha transformado... En distintas ecuaciones en función. Si las
transformaciones que tenemos nosotros, entre dos estados lungas, estamos
trabajando en gases. Son transformaciones a presión constante, a volumen
constante, a temperatura constante. Es decir, procesos isóforos, isóbaros
o isotermos. ¿Vale? Y bueno, ¿cuál es el calor intercambiado? Hay que
decir que un trabajo de expansión siempre ha de ser positivo. Cuando...
El... La variación de volumen es positivo. Cuando un gas se expande, el
trabajo es positivo. Cuando un gas se comprime, el trabajo es negativo.
¿Qué quiere decir negativo? Que está realizado sobre el sistema. Cuando
un sistema con un gas desprende calor... Perdón. Cuando un gas desprende
calor, pierde calor el sistema. ¿No? Q menor que cero. Es un proceso que
se llama exotérmico. Cuando un sistema gana calor, se dice que es un
proceso endotérmico. Exotérmico y endotérmico. Exo y endo. Y la
variación de energía interna, saber que es únicamente función de la
temperatura. Y es una función de estado. Si yo tengo una transformación
isotérmica, por ejemplo, la variación de energía interna es cero. En
cualquier otro proceso habrá una variación de energía interna. ¿Y a
qué es igual la variación de energía interna? La variación de energía
interna es ncv incremento de T. N es el número de mol de gas. Cv es la
capacidad calorífica molar por mol. Cv es la capacidad calorífica molar.
Incremento de T es la variación de temperatura. Esta expresión de la
variación de energía interna la podemos aplicar en cualquier
transformación. ¿Vale? Si la temperatura es constante, incremento de U
será cero. ¿Qué pasa? Que estas ecuaciones se pueden transformar en
otras. En función de los datos que he denunciado, claro. Si a mí no me
dan temperaturas, ¿no? Pues tendré que relacionarlo con presión y
volumen. Pero bueno. He querido hacer un pequeño repaso de la primera ley
termodinámica que está en las grabaciones anteriores. Y que os recomiendo
encarecidamente que lo primero que hagáis cuando abráis esta grabación
es ver los dos vídeos y trabajarlos. Y después que trabajéis esta. Bien.
Los procesos termodinámicos que se dan a naturaleza son procesos
espontáneos, son procesos reversibles. Tienen lugar en una dirección
determinada, pero no en otra. En la naturaleza, si cogemos un vaso y lo
dejamos caer de cristal, se rompen mil pedazos. Y aumenta la entropía del
sistema. ¿A que sí? ¿No? Porque aumenta el desorden. La entropía,
hablaremos después, es una magnitud termodinámica. Que nos mide el grado
de desorden del sistema. Pero lo que nunca ocurre en la naturaleza
espontáneamente es que trocitos de cristal de un vaso espontáneamente se
unan. ¿A que eso no ocurre? Bueno, es un ejemplo muy trivial, pero ahí
estamos. Hay otras cuestiones que no son tan evidentes. Bueno. Estamos
diciendo que todos los procesos naturales son procesos espontáneos. Y,
ojo, esto es importante. Ahora podemos nosotros. Idealizar. Imaginar. ¿No?
Un tipo de procesos idealizados que serían reversibles. ¿Eh? ¿Qué
quiere decir un sistema que experimenta un proceso reversible? Quiere decir
que siempre está en un sistema de equilibrio termodinámico. En su
interior y con sus alrededores. Y cualquier cambio, pequeño cambio que se
presente en ese sistema. Permite. Modificar o evolucionar el sistema en un
sentido o en otro. Estos son. Nosotros podemos idealizar, emular sistemas
reversibles idealizados. Ahora veremos algún ejemplo. Que nos va a
permitir estudiar o calcular determinadas magnitudes termodinámicas.
Tenemos que tener claro que todo proceso espontáneo va a tener una
variación de entropía positiva. Todo proceso reversible va a tener una
variación de entropía cero. Y un proceso no espontáneo, su variación de
entropía sería negativa. No va a tener lugar. Y cuando digo variación de
entropía me refiero a la variación de entropía del universo. ¿Y qué
quiere decir la variación de entropía del universo? La variación de
entropía de mi sistema más la variación de entropía de mi entorno. Eso
es mi universo. Cuando yo esté estudiando un sistema determinado. Diré
que la variación de entropía del universo, si el proceso es espontáneo,
es mayor que cero. ¿Vale? Que tiene lugar de manera irreversible. Eso no
quiere decir que mi variación de entropía de mi sistema pueda ser
negativa. Sí. Pero eso querrá decir, si es espontáneo, que la variación
de entropía de mi entorno es positiva y más grande que mi sistema. Y por
eso tiene lugar el proceso. Porque la variación de entropía del universo
es mayor que cero. No sé si me explico, pero esto quizá lo vais a ver
mejor con ejemplos. Venga. Vamos a ver aquí. Estaréis de acuerdo conmigo
en el caso A que tenemos aquí. Un bloque de hielo se derrite
irreversiblemente cuando lo colocamos dentro de una caja metálica que
está a 70 grados. Está claro. Entenderemos todos clarísimamente que eso
es un proceso irreversible. Que en ningún caso se me va a condensar el
agua que tengo de 40 grados final. Y pueda revertirse esto a hielo a cero
grados. Sin hacer nada. No. Eso es imposible sin hacer nada. El calor
fluye. El calor siempre fluye del cuerpo espontáneamente de mayor
temperatura al de menor temperatura. Eso pensadlo siempre. Ahora bien, el
caso de la derecha ya es diferente. Imaginaos que yo tengo una caja
metálica a cero grados y tengo hielo a cero grados. Entonces el hielo a
cero grados se puede derretir. Reversiblemente. En este sistema. Si
nosotros aumentamos o reducimos infinitesimamente la temperatura de la
caja, podemos hacer que fluya calor hacia el hielo para derretirlo o
extraer el calor del agua para volverlo a congelar. Estáis de acuerdo que
esto sí que puede tener lugar. Que esto sí que lo puedo yo modificar.
Modificando infinitesimalmente la temperatura del sistema. De la caja.
¿No? Si yo pongo la caja a un grado centígrado. Eso se va a ir. ¿No?
Derritiendo. Pero si la pongo a menos uno, por ejemplo. Al cambiar una
pequeña cantidad la temperatura va a ir en sentido contrario. ¿Vale? Los
procesos reversibles son procesos en equilibrio que pueden tener lugar en
ambos sentidos. En un sistema de equilibrio termodinámico. ¿Vale? Vamos a
hablar ahora de lo que se entiende por una máquina térmica. Las máquinas
térmicas tienen como objetivo obtener. ¿No? Obtener. Realizar un trabajo.
¿Eh? Realizar un trabajo. Un trabajo. ¿No? Extrayendo calor de un foco
caliente y cediendo calor a un foco frío. Ojo con ese esquema de máquina
térmica. Si queréis pensemos en las máquinas, en los barcos de vapor.
¿Vale? Depósito caliente. La caldera. ¿No? Yo puedo sacar vapor de agua
en una caldera. En una embarcación de vapor. Y ese vapor de agua puede
hacer mover, realizar un trabajo. Mover las aspas. ¿No? Ese barco de
vapor. ¿No? Antiguo. Tal. Mover las aspas que giren y realizar un trabajo.
Y por la chimenea. ¿No? Sale un humo. ¿No? Al foco frío. Cede un calor
al foco frío. Lamentablemente. ¿No? Veis ese ejemplo que creo que os
puede ayudar. Fijaos. Si esto es un... Es... Las máquinas son sistemas
cíclicos. Anda. Es un sistema cíclico. ¿Qué quiere decir esto? Bueno.
Hemos dicho que el primer principio de la termodinámica es el incremento
de u a q menos el trabajo. Si es un sistema cíclico, por cada cíclico,
por cada ciclo, la variación de energía interna de mi sistema debe ser
cero. Luego, el calor total es igual al trabajo total. ¿Vale? Luego, el
trabajo total ha que ser igual al calor. Al calor. ¿No? Extraído. ¿No?
El calor que gana mi sistema del foco caliente. Mi sistema está aquí. Es
mi máquina. Es un calor positivo porque lo gano. Menos el calor cedido al
foco frío. Lo pongo en valor absoluto porque hay personas que ponen...
Bueno. El trabajo es igual al calor total. La suma de los calores. Pero
claro. Hay un calor positivo porque lo gana el sistema. Está el calor del
foco caliente y un calor negativo que lo cede al foco frío, que lo pierde
el sistema. Entonces, el trabajo total es calor absorbido menos calor
cedido. ¿Y cómo se define la eficiencia termodinámica, la eficiencia
térmica de una máquina? El rendimiento de una máquina. Pues el
rendimiento de una máquina... La máquina se define como el trabajo
realizado por la máquina partido el calor absorbido. Partido por el calor
absorbido. Trabajo total realizado partido por el calor absorbido. Ahora,
el trabajo evidentemente yo lo puedo poner como el calor absorbido QH... Ya
lo voy a poner en valores absolutos porque C partido QH. Como en el libro.
De manera que esto me queda 1 menos QC partido QH. Hay gente que solo
aprende de esta manera la forma de la eficiencia de una máquina térmica.
1 menos QC partido QH. O trabajo partido QH y trabajo es QH menos QC.
¿Qué quiere decir lo de H y C? H heat, calor del foco caliente. C cold,
no, del foco frío. QH sería el calor extraído del foco caliente. QH y QC
sería el calor cedido al foco frío. QH y QC. Vamos a ver, tenemos
también un motor de combustión interna. Este es un ciclo Otto. ¿Cómo es
el funcionamiento? Este motor de combustión interna. Este diagrama PV.
Vamos de A a B. El primer paso es una compresión adiabática. ¿No? De A a
B. Una compresión adiabática. ¿Vale? ¿Qué quiere decir adiabática?
Que el calor intercambiado es cero. Después tenemos el segundo paso. Es un
proceso a volumen constante. Se aumenta la presión y la temperatura.
¿Vale? Después de C a D, tenemos ahora otra expansión. Esto es una
expansión adiabática. ¿No? Y por último se cierra. ¿No? Una
transformación isócora. ¿No? Disminuyendo la presión y la temperatura.
¿Vale? Bueno. Aquí tenéis lo que es la eficiencia de este sistema. ¿No?
Como curiosidad. Vamos a pasar. Aquí tenéis lo que sería un motor
diésel. En el motor diésel tenemos primero una compresión adiabática.
Después tenemos una expansión isóbara. El segundo paso. ¿No? Entonces,
el calentamiento a presión constante. ¿No? Es una diferencia esencial
entre lo que es el motor anterior Otto y el diésel. Después tenemos otra
expansión adiabática. El tres. Y por último, como antes. ¿No? Un
sistema que está de calor. ¿No? Que lleva a hacer el calor. El último
paso es un enfriamiento a volumen constante. ¿Eh? De los gases de escape.
Bueno. Os he puesto esos dos ejemplos del motor diésel y Otto. Aunque
no... Yo no le daría mucha relevancia. Pero sí, permitidme aclarar si le
demos relevancia a un sistema refrigerador. Hay que darle relevancia al
refrigerador porque viene a ser el proceso inverso del funcionamiento de
una máquina térmica. ¿El inverso? ¿No? Del funcionamiento de una
máquina térmica. ¿Y qué es lo que hace un refrigerador? Pues se realiza
un trabajo sobre el sistema. Pensemos en la nevera. Se hace un trabajo
sobre la nevera. Se extrae el calor del foco frío. ¿Eh? Extraemos calor
del foco frío. ¿Vale? El foco frío. ¿No? Extraemos calor del foco frío
y cedemos calor al foco caliente, que es el entorno. Es el entorno. ¿Eh?
Es el entorno. ¿Cuál es la eficiencia o el rendimiento de un
refrigerador? Pues aquí es diferente. Cuidado. Es el calor que se elimina
del interior del refrigerador. ¿No? El calor que se elimina del interior
del refrigerador, Qc. ¿Vale? Lo ponemos siempre en valor absoluto partido
del trabajo total realizado. Y el trabajo total realizado, ojo, en valor
absoluto siempre es UH, valor absoluto, menos Qc, valor absoluto. ¿Vale?
De manera que podemos sustituir el denominador. ¿No? Y nos queda esta
expresión. No confundamos el rendimiento o la eficiencia de un
refrigerador con una máquina térmica. Fijaos que antes era al revés. Era
arriba poníamos el trabajo producido partido del calor absorbido del foco
caliente. Y ahora es el calor extraído del foco frío del sistema partido
el trabajo realizado. Es decir, yo realizo un trabajo sobre el sistema para
extraer el calor. ¿Eh? Pensad en los frigoríficos y lo entenderéis
enseguida. ¿Vale? Cuidado con estas fórmulas, no las mezcléis. Bueno,
hablemos de la segunda ley de termodinámica. ¿Qué nos dice la segunda
ley de termodinámica? Es imposible que un sistema efectúe un proceso en
el que absorba calor de un depósito de temperatura uniforme y lo convierta
totalmente en trabajo mecánico. Terminando en el mismo estado que inició.
Es decir, no puede ser que nosotros extraigamos calor de un sistema e
íntegramente lo convirtamos todo en trabajo. Es decir, yo no puedo
convertir, ¿no? Eso no es posible. Convertir todo el calor que yo absorba
de un sistema en trabajo. Siempre va a haber una pérdida de calor al
entorno, al foco frío. Es imposible. Que un proceso tenga como único
resultado la transferencia de calor de un cuerpo más frío a otro más
caliente. Esta es otra forma de denunciar el segundo principio. Es
imposible que yo pueda extraer calor, ¿no? De un frigorífico, ¿no? Al
entorno. Simplemente. Sin hacer nada. No, hay que hacer un trabajo sobre el
sistema. ¿Eh? Está claro. ¿Eh? Bueno. Veremos. Es decir. Veremos alguna
otra forma de hablar de la segunda ley de termodinámica. El año pasado
pidieron como teoría en uno de los exámenes la segunda ley de
termodinámica. Y hubo dos problemas de termodinámica el año pasado. En
los exámenes, entre febrero y septiembre. De los seis problemas que
salieron, dos fueron de termodinámica. Bueno. Ahí estamos. Ciclo de
Carnot. Ciclo de Carnot es un sistema ideal, ¿no? Eh... Evidentemente todo
esto es para un gas ideal, ¿no? Está formado por dos adiabáticas y dos
isotermas. Voy a explicarlo detenidamente porque es muy importante. Porque
el ciclo de Carnot es un ciclo ideal en el cual nos permite obtener el
máximo rendimiento de una máquina térmica. El máximo rendimiento de una
máquina térmica es el ciclo de Carnot que funciona entre dos focos de
calor de densita temperatura. Uno de mayor y otro de menor temperatura.
¿No? Y que nos va a permitir determinar el máximo rendimiento de
cualquier máquina térmica que trabaje en estos dos intervalos de
temperatura. Cualquier máquina térmica real que trabaje entre estos dos
rangos de temperatura va a tener siempre una eficiencia, un rendimiento
menor que el ciclo de Carnot. Por eso siempre nos va a servir de referencia
como la máquina de máximo rendimiento. La máquina térmica se actúa
como máquina térmica. Entonces vamos a ver un poquito los pasos. Eh...
Partimos de A a B. Fijaos, hay unas líneas azules que son las isotermas.
Las isotermas, ¿vale? Las isotermas quiere decir que siempre que el gas se
mueva en una línea de estas azules finas, ¿no? Se está moviendo en una
isoterma, temperatura constante. Estas isotermas, a medida que nos alejamos
del origen de coordenadas, no me representan temperaturas más altas. ¿Eh?
Es decir, TH, evidentemente, es mayor que TC. A medida que nos vamos
alejando del vértice, ¿no? TH mayor que TC. Entonces, de A a B... De A a
B, me muevo en una isoterma, tengo una expansión isotérmica. Para que un
gas se expanda a temperatura constante, veremos después que tiene que
absorber calor. En este proceso absorbe calor al sistema porque no se
enfría. Un gas, cuando se expande isotérmicamente... Tiene que absorber
calor. ¿Por qué? Vamos a verlo. Incremento de U es igual a calor menos el
trabajo. ¿Sí? En una expansión isotérmica, incremento de U es cero.
Luego, el calor es igual al trabajo. Cuando un gas se expande, el trabajo
es positivo. Y por lo tanto, el calor es positivo. QH ha de ser positivo.
Gana calor el sistema. De B a C... Cambio de isoterma, ¿lo veis? Paso a
una isoterma inferior. Porque las adiabáticas, las adiabáticas tienen
más pendiente. Cuando tú haces una expansión adiabática, pasas a una
isoterma de menor temperatura. El gas se enfría. Siempre que un gas se
expanda isotérmicamente, se va a enfriar. Va a pasar a una isoterma de
menor temperatura. ¿Eh? Una expansión... No, isoterma... Adiabática, Q
es cero. No. Veamos. Incremento de U es calor menos trabajo. Q es cero.
Menos trabajo. El trabajo es positivo. Incremento de U es negativo. La
variación de energía interna es negativa. ¿Por qué? Porque el gas se
enfría. Pasa a una temperatura THC. Seguimos. De C a D. De C a D, ahora el
gas se comprime. Se comprime isotérmicamente. Cuando el gas se comprime
isotérmicamente, por el mismo motivo de antes, si el trabajo es negativo,
el calor es negativo. Es un calor cedido. De C a D, el sistema cede calor
al entorno. Al sistema. ¿Vale? Es un calor negativo. Cedido. Qc. Y por
último... ¿Eh? Tenemos una compresión adiabática. Una compresión
adiabática. Q es cero. El gas se comprime. ¿No? Y, al contrario de lo de
antes, tendremos un trabajo negativo y, por tanto, una variación de
energía interna positiva. ¿Por qué? Porque pasa un isoterma de mayor
temperatura. Bien. ¿Cuál es la eficiencia de una máquina de Carnot?
Pues, 1 menos 13 partido TH. ¿No? O, si queréis, si hacéis la resta con
esta expresión. Evidentemente, en esta fórmula podríamos ver de dónde
sale. ¿No? Y aquí tenéis un poquito de dónde va a salir esta fórmula.
¿Vale? De esta relación que tenemos aquí. Porque, acordaos que la E
hemos dicho antes que era 1 menos QC partido QAH. ¿No? Habíamos visto
antes. ¿No? Que era el trabajo partido el calor absorbido. QAH. ¿Vale?
Entonces, ¿de dónde podemos hacer esto? ¿Cómo podemos hacer? Bueno,
pues... Esto sería la expresión de QAH. ¿No? El calor. En esa etapa.
¿No? En esa expansión isotérmica. Que absorbe el sistema. QC sería el
calor que cede el sistema. ¿No? Que es negativo. ¿No? Si buscamos una
relación de calores. Vemos esta relación de temperaturas. ¿Eh? Esta
demostración tampoco ahora es muy... A tenerlo en cuenta. La demostración
como tal. Aquí tenemos esta relación de volúmenes. Que nos va a permitir
establecer. ¿No? Que VC partido VD. Es igual que VA. VB partido VA. Lo
cual quiere decir que eso vale la unidad. Este cociente de neperianos. Esto
nos permite a nosotros afirmar. ¿No? Que yo pueda sustituir en un ciclo de
Carnot. 1 menos QC partido QAH. Igual a 1 menos TC partido TH. Porque el
cociente de los calores. Es igual a los cocientes de las temperaturas
absolutas. El refrigerador de Carnot. ¿Cómo será el rendimiento? Bueno.
Hemos dicho antes que sería QC. El calor extraído del foco frío. ¿No?
Partido del trabajo que he tenido que realizar. Que es QAH menos QC en
valor absoluto. ¿Eh? Cada paso. Eso sí que es importante recalcarlo. Es
reversible. Del ciclo de Carnot. ¿No? De manera que. Yo puedo convertir
una máquina térmica. En un ciclo de Carnot. ¿Cómo? Funcionando el ciclo
en sentido contrario. ¿Eh? Y el coeficiente. ¿No? O eficiencia.
Rendimiento. De ese ciclo de Carnot. Como refrigerador. Lo hemos visto
antes. Y simplemente. Pues. Lo podemos dejar también. En función de las
temperaturas absolutas. ¿No? K. De Carnot. Es igual al cociente. De la
temperatura. Del foco frío. Partido. La temperatura del foco caliente.
Menos la temperatura del foco frío. ¿Vale? Si la diferencia de
temperaturas. Es pequeña. ¿No? K. Es mucho mayor que 1. ¿Eh? ¿Vale? Y
su eficiencia es mucho mayor. Es decir. ¿Cómo queremos? ¿Cómo funciona
mejor una máquina frigorífica? Cuando la diferencia de temperaturas que
hay entre su interior y el exterior. Cuanto más pequeña. Mejor. Mayor es
la eficiencia. Cuanto mayor sea la diferencia de temperatura. Menos será
la eficiencia. Y se requerirá más trabajo para transferir una cantidad de
calor determinada. ¿Eh? Fijaos en ese detalle. ¿Eh? En el caso de una
máquina. Ah. De. Una máquina térmica. ¿No? Ah. El rendimiento.
¿Cuánto será tanto mayor? Cuanto esta diferencia de temperatura sea
mayor. ¿Lo veis? Lo contrario. T. H. Menos T. C. Cuanto T. H. Menos T. C.
Sea más grande. El numerador. Será más grande. Y el rendimiento. Será
mayor. ¿Vale? Si la diferencia de temperaturas que hay. ¿No? Entre el
foco frío y el foco caliente es pequeña. La eficiencia de la máquina
térmica. ¿No? Será menor. El rendimiento será menor. Tendré que
realizar más trabajo. ¿No? O sea. Ah. El rendimiento será menor.
Produciré menos trabajo. Bueno. Es posible demostrar que ninguna máquina.
Puede ser más eficiente que una máquina de Carnot. Que operan entre las
mismas temperaturas. ¿Eh? Y por. En ese sentido. Todas las máquinas de
Carnot. Que operan entre las dos mismas temperaturas. Tienen la misma
eficiencia. Sea cual sea la naturaleza. La sustancia del trabajo. Es
importante que lo tengáis presente. ¿Eh? Entropía. Vamos allá. Bueno.
La entropía es una magnitud termodinámica. Que nos mide el grado de
desorden del sistema. Es una magnitud termodinámica. Que nos mide el grado
de desorden del sistema. ¿Vale? Se define la variación de entropía como
integral. Del. Diferencial de Q. Partido de la temperatura absoluta. Si. El
proceso es isotérmico. Y solo isotérmico. A temperatura constante. ¿No?
Ehm. Ojo. Esta definición de entropía. Es solo válida para procesos
geográficos. Para procesos reversibles. Solo podemos calcular. Variaciones
de entropía. De procesos reversibles. Pero. Pensad una cosa. Una
cuestión. La entropía. Es una función de estado. Solo depende del estado
inicial y final. Si yo un proceso irreversible. Lo puedo emular. Como un
proceso reversible. Con el mismo estado inicial y final. Podré calcular la
variación de entropía. De ese proceso irreversible. Emulando un proceso
reversible. ¿Eh? Entre. Que tenga el mismo estado inicial y final. Pero
fijaos. Que esta. Esta fórmula. Es para calcular la variación de
entropía. En procesos reversibles. Entonces. Si ese proceso irreversible.
Es isotérmico. A temperatura constante. La temperatura. Sale fuera de la
integral. Y la variación de entropía. Es igual. Al calor. Partido del
calor intercambiado. Partido de la temperatura. ¿No? Absoluta. Bueno. Ehm.
Aquí tenemos un ejercicio. Un ejercicio. De estos ejercicios. Nos vamos a
plantear después. Si os parece. ¿Vale? Aquí hay una serie de ejercicios.
Que. Lo vamos a ver ahora. ¿Vale? Porque está muy pequeñito. ¿Eh? Y lo
vamos a ver ahora. Aquí tenemos. Que. Si es. La. Bueno. Ehm. Lo que
estamos diciendo. Y lo que estábamos comentando antes al principio. Lo que
os tengo que decir. Que. Si. Es. Que. No es. No es posible. ¿No? Que en un
proceso. Que un proceso. Sea. Espontáneo. En el cual. La entropía total.
Disminuya. ¿Vale? La entropía total. De mi sistema. Es. Perdón. La
entropía de mi sistema. Más. La entropía del entorno. Es la entropía
del universo. Para que ese sistema. Sea. Espontáneo. La entropía del
universo. La suma. Del sistema. Más. Del entorno. Ha de ser mayor que
cero. ¿Vale? Reversibles. La variación de entropía. Será. Cero. Será.
Cero. Nunca. Va a tener lugar. ¿No? Un proceso. Espontáneo. En que la
variación de entropía del universo. Sea negativa. Otra forma. De.
Denunciar. ¿No? La segunda ley. De la tecnología dinámica. Es a través.
De la entropía. ¿Eh? En que. Diremos. Que. La. Variación. De entropía.
Del universo. Es mayor que cero. En todos los procesos. Espontáneos. Y.
Solo. En los procesos. Reversibles. La variación de entropía. Es nula. No
siendo posible. O no. Espontáneos. Aquellos procesos. En que la
variación. De entropía. Del universo. Sea. Negativa. Me vamos a permitir.
Que. Os iba a comentar. Esos ejercicios. Que hay ahí. Los tengo aquí.
Pero. Vistos un poquito. Más. Grandes. Los he pasado. A deprisa. No porque
no sean importantes. Sino. Porque los he trasladado. A en otro archivo.
Aquí están. Y los vamos a comentar ahora. Porque se pueden leer. Mejor.
¿Eh? Y lo vamos a comentar. Vamos a ver ahora. Esos ejercicios. Que hay
esas cuestiones. Que hay en el libro. ¿No? Que yo creo que es interesante.
Y. Vamos a ir haciendo un poquito. Todas esas cuestiones. Que hay. En el.
Ejercicios. Que están. En el. En este tema veinte. Dice. Un motor de
gasolina. Tiene. 10.000. Julios. De calor. Y produce. 2.000. Julios. De
trabajo mecánico. Por ciclo. ¿Vale? Fijaos. ¿Eh? Absorbe. 10.000.
Julios. Y solo produce. 2.000. Julios. De trabajo. El calor que se obtiene.
El calor se obtiene. Quemando gasolina. Cuyo calor de combustión. Lo
tenéis aquí. Calcule la eficiencia. Técnica del motor. Cuánto calor. Se
desecha. En cada ciclo. Si el motor. Realiza. Qué potencia. De saluda. De
salida. Desarrolla. En vatios. Y en caballos. Y cuánta gasolina. Se quema.
En cada ciclo. Y cuánta gasolina. Se quema. Por segundo. Y por hora.
Cuántas cositas. ¿No? Vamos a hacerlo esto. Este análisis de máquina
técnica. Yo lo veo interesante. Bueno. Esto estaría al final. Se me ha
colado aquí en medio. Lo hemos visto antes. ¿No? Después voy a la
página dos. Venga. Vale. Ahí está el ejercicio. Sí. Disculpadme.
Porque. Por lo que veo. Los ojos en blanco. Bueno. A veces. Bueno. ¿Cuál
sería el rendimiento? De mi máquina térmica. El trabajo. Obtenido a
partir del calor absorbido. Cero dos. ¿Cuál sería el calor cedido al
foco frío? Sabemos que el trabajo total es QH más QC. Despejando QC es
menos ocho mil julios. Es el calor que sale del motor en cada ciclo.
¿Cuál es la potencia? ¿No? Es el trabajo por ciclo multiplicado por el
número de ciclos por segundo. ¿No? ¿Cuál sería la potencia? ¿Vale? En
este caso serían cincuenta kilovatios. ¿No? ¿Y cuánta masa de gasolina
se quema en cada ciclo? Pues el calor que yo necesito en cada ciclo, que
son diez mil julios, es igual a la masa por el calor latente de combustión
de la gasolina, que son cinco por diez elevado a cuatro julios. Por tanto,
cero coma dos gramos de gasolina sería quemada en cada ciclo. Y el número
total. O digamos, la masa quemada por segundo es la masa por ciclo
multiplicado por el número de ciclos por segundo. ¿Vale? ¿No? Ya lo
tenéis aquí. Si lo queréis pasar a horas. Este es el esquema que tenéis
aquí del motor de combustión. Tenéis que extraemos un calor de diez mil
julios del foco caliente. ¿No? Para realizar un trabajo de dos mil julios
y ceder al entorno ocho mil julios. Ocho mil julios. Cedemos al entorno.
¿No? Porque QH menos QC ha de ser igual al trabajo. Conservación de la
energía. Aquí tenemos otro. Dice, una máquina de Carnot absorbe dos mil
julios de calor de un depósito que está a quinientos Kelvin. Realiza un
trabajo y cede calor a un depósito de trescientos cincuenta. ¿Cuánto
trabajo efectúa, cuánto calor cede y qué eficiencia tiene? Bueno. A ver.
Nosotros hemos visto anteriormente esta relación que hay entre
temperaturas y calores. Que es interesante. Para un ciclo de Carnot. Solo
se cumple para un ciclo de Carnot. QC partido QH es igual a menos TC
partido TH. O, si queréis, cuidado, el valor absoluto de QC partido el
valor absoluto de QH es igual a TC partido TH. ¿Eh? Sin el signo menos.
Las dos fórmulas son correctas. Aquí lo tenéis resuelto sin considerar
el valor absoluto de QC. Pensad también que QC me tendría que salir
negativo. Si lo pongo con valores absolutos no me saldrá negativo.
Perdón. Aquí hemos utilizado esta expresión, como veis. ¿No? Sin los
valores absolutos. Si ponemos valor absoluto hay que ponerlo sin el menos.
Pensando que después QC siempre es negativo. ¿Eh? Si calculamos. Podéis
hacerlo de las dos maneras. Pero QC ha de ser negativo. ¿Eh? Máquina
térmica. No os olvidéis. Entonces, a partir de aquí nosotros podemos
calcular. Sabemos el calor absorbido 2000 y sabemos las dos temperaturas.
Podemos calcular el calor cedido que es 1400 J. Y el trabajo total
realizado es la suma de ambos calores con su signo 600 J. ¿Y la eficiencia
térmica? Tanto lo podemos hacer con los calores como con las temperaturas.
Nos va a dar lo mismo. ¿Eh? Es 1 menos 350 partido 500. O 1 menos. ¿No?
Ah. Era. QH menos QC. ¿No? No. QC partido QH. También. Aquí lo
tendríamos. 1 menos QC partido QH. ¿Eh? También se puede hacer con esta
fórmula. ¿De acuerdo? Vale. Aquí otro. Dice. Suponga 0,2 moles de un gas
diatómico. Efectivamente. Y aquí vamos a hacer un ciclo de Carnot. De 227
a 27 partiendo de esta presión. En este diagrama. El volumen se duplica
durante la expensión isotérmica. Calcule la presión y el volumen en cada
uno de los puntos ABCD. El calor del trabajo, variación de energía
interna. La eficiencia. Y compárelo con el resultado de la ecuación 2014
que es la ecuación. Bueno. Este es un problema que bueno ahora aquí el
ciclo de Carnot no lo voy a hacer. Porque tampoco yo os invito a que lo
hagáis. Sigue bastante como tenemos distintos ejercicios. Yo os invito a
que lo vayáis trabajando. ¿Eh? Este es un ejemplo de análisis de un
refrigerador de Carnot. ¿No? Cuidado. Un refrigerador de Carnot ahora. La
máquina de Carnot C de calor. QC. Menos 346. ¿Vale? ¿No? C de calor al
depósito frío. Cedemos calor al depósito frío. Extraemos calor. ¿Eh? Y
efectúa un trabajo sobre el sistema de 230 julios. ¿Qué estamos
diciendo? Que como máquina térmica. ¿Eh? C de calor al foco frío. Pero.
Cuando actúa como refrigerador. El ciclo de Carnot. ¿No? Nos está
diciendo este enunciado. Que. Extrae calor del depósito frío. Acordaos.
La nevera. Extraemos calor del foco frío. QC. 346. Positivo. ¿No? ¿Vale?
Entonces. Se realiza un trabajo sobre el sistema. Es de 230 julios. Lo dice
aquí. Efectúa un trabajo. Un refrigerador. El trabajo siempre negativo.
Pero cuando calculemos la eficiencia. Lo ponemos siempre en valores
absolutos. El cociente entre el calor y el depósito frío. El calor
extraído. Del foco frío. ¿No? Partido. El trabajo realizado. Sobre el
sistema. 1,5. ¿Eh? Y si aplicáis la fórmula que hemos visto antes. Del
ciclo de Carnot. Veréis como la eficiencia os sale lo mismo. ¿Vale? Vamos
a ver uno de cambio de entropía. Que son los últimos que no. Antes los
hemos pasado deprisa. ¿No? Y os he dicho que los íbamos a ver después.
Pues ahora los vamos a ver. Dice aquí. ¿Vale? Calcule el cambio de
entropía de un kilo de hielo que se funde a cero grados. Suponiendo que la
fusión es reversible. Y luego se convierte en agua a cero grados. El calor
de fusión. Claro. Si es un proceso reversible. Yo puedo aplicar la
fórmula. Que hemos visto antes. ¿Y cuál es la fórmula? Pues. Incremento
de S. Igual a integral. De diferencial de Q partido por T. Proceso.
Isotérmico. Q partido por T. ¿Vale? La fusión. ¿Vale? Se efectúa a una
temperatura constante. ¿No? Por eso es un proceso isotérmico. ¿Vale?
¿Cuál es el calor que absorbe el hielo? El calor que absorbe el hielo es
la masa por el calor latente de fusión. Pero positivo. Porque lo tiene que
absorber el hielo. ¿Eh? Lo tiene que absorber el hielo. ¿Vale? Entonces.
Q partido la temperatura absoluta. Esa sería la variación de entropía.
Que es un proceso positivo. Una variación de entropía positiva. ¿Vale?
El hielo se fundirá de manera espontánea. ¿No? En principio. Ahora dice
aquí. Cuidado. Un kilo de agua. A cero grados. Se calienta a cien grados.
Calcule su cambio de entropía. Supongo que el calor específico del agua
es constante. Cuatro mil ciento noventa. En este rango de temperatura.
Bueno. Sabemos que el cambio de entropía. Es una función de estado. Sólo
depende del estado inicial final. Sin importar si el proceso es positivo o
positivo. Reversible o irreversible. Vamos a imaginar un proceso
reversible. En el que la temperatura del agua se eleva. En una serie de
pasos infinitesimales. De cero a cien grados. Entonces podremos utilizar.
Emulamos un proceso reversible. Podemos utilizar la fórmula anterior. Que
la variación de entropía es integral. De diferencial de Q partido por T.
¿Vale? Emulando. Un proceso reversible. Una sucesión de etapas. De
crecimiento. ¿No? De temperatura de cero a cien grados. Calculando.
Calcular el agua. Bueno. Pues. ¿Cómo sería la variación de entropía?
Pues. Diferencial de Q partido por T. Pero. Ojo. Diferencial de Q. Es. Como
no es un proceso. Isotérmico. Diferencial de Q. Aquí es igual. A la masa.
Por el calor específico. Por diferencial de T. ¿Vale? La masa. Y el calor
específico. La masa. Consideramos constante. El calor específico. Dice
que lo consideramos constante. En ese rango de temperatura. Y tendrá la
integral de diferencial de T. Que es el cociente de energía. Y a partir de
aquí. Calculamos la variación de entropía. ¿No? Emulando ese proceso
reversible. ¿No? De incremento diferencial de temperatura. De cero a cien.
¿Qué pasa cuando un gas se expande de forma diabática irreversiblemente?
¿Cuál es el cambio de entropía? Cuando un gas se expande
adiabáticamente. Si el gas se expande adiabáticamente. El calor
intercambiado es cero. Y por lo tanto. La variación de entropía. Es nula.
En todo proceso adiabático de entropía. Es irreversible. ¿Eh? La
entropía es constante. Por eso también los procesos adiabáticos. Se
llaman procesos isoentrópicos. De entropía constante. ¿Y qué podemos
decir? Pues que el aumento del desorden. Debido a que el gas ocupa un mayor
volumen. ¿Eh? Cuando un gas se expande adiabáticamente. Disminuye su
temperatura. Entonces. ¿Qué pasa? ¿Qué pasa con el orden y el desorden?
¿No cambia? No. ¿Y cómo viene? ¿Cómo es posible? Pues porque. Cuando
aumenta el volumen. Aumenta el volumen. Del gas. ¿No? Aumenta. La
posibilidad. ¿No? Del desorden. Pero. Como el gas se enfría. A la vez.
¿No? Disminuye el desorden. Se compensa. Ambos. Ambos factores. Y al
final. La entropía permanece constante. Vamos a hablar de esto. De este
proceso. Cambio de entropía. En una expansión libre. Entonces. Lo vamos a
comentar aquí. Estaba antes. En el final. De la exposición. ¿No? Y
digamos. Bueno. Tenemos aquí. Está dividida. En dos compartimentos. Cada
uno. Con un volumen. V. Inicialmente. Un compartimento. Contiene. Nemoles
de gas. A temperatura T. Como veis. Y el otro. Está vacío. Estar vacío.
Quiere decir. Que no hay nada. Se rompe la división. De los
compartimentos. Y el gas. Se expande. Hacia el vacío. Hasta llenar. Ambos.
¿Cuál es el cambio de entropía? En este proceso. De expansión libre.
Bueno. El sistema. Que tenemos aquí. El calor. Este es un sistema. Este
compartimento. Fijaos. El trabajo es nulo. ¿Por qué el trabajo es nulo?
Porque el gas se expande a una presión cero. La presión exterior es cero.
Entonces. El trabajo es nulo. Porque lo estamos expandiendo al vacío.
¿Vale? El calor intercambiado es nulo. La variación de energía interna
es cero. ¿Vale? Y el sistema permanece. A temperatura constante. Ni se
enfría. Ni se calienta. ¿Vale? Ahora bien. El cambio de entropía es
cero. Porque no hay intercambio de calor. Eso no es exactamente así.
Porque esa fórmula. Sólo se puede usar. En los cambios de entropía. De
procesos reversibles. Y esto no es un proceso reversible. ¿Eh? Esta
expansión libre. No es reversible. Y sí que hay un cambio de entropía.
¿Vale? Hay un cambio de entropía. Por qué. Porque aumenta el volumen. De
mi sistema. A temperatura constante. ¿Vale? De acuerdo. Tú me dices.
Entonces. ¿Cómo lo calculo? No lo puedo calcular. De entrada. ¿No? No lo
puedo calcular. De entrada. Porque con esa fórmula. Porque. Esa fórmula.
Es para procesos reversibles. ¿No? Para procesos reversibles. Ahora bien.
Nosotros podemos volver a. Podemos emular. Este sistema. Este sistema. Como
una transformación. Isotérmica. Reversible. ¿No? De A a B. Fijaos. El
caso B. Una expansión. Isotérmica. ¿No? Porque. Considero. Que este gas.
Se podría expandir. Duplicando el volumen. De manera reversible. ¿No? De
manera reversible. ¿Vale? De A a B. Como indica. Como se ve aquí. En este
dibujo. ¿Vale? ¿Sí? Entonces. ¿Cuál sería la variación. En este
caso. De entropía. Emulando este sistema. Reversible. Que llegaría. Que
tendría el mismo estado. Inicial y final. Pues. El volumen. Sería el
doble. ¿No? Es un proceso. Isotérmico. El calor. Es igual al trabajo. Es.
N. R. T. Neperiano. De V2. Partido por V1. Esto es. El neperiano. De 2.
Entonces. Este sería. El calor. Intercambiado. Y. La variación.
Neperiano. De 2. Y este sería. La variación. De entropía. Que tendría.
Mi proceso. Irreversible. A. ¿Cómo lo he calculado? Emulando. Un sistema.
Reversible. ¿No? Que. Siga el mismo procedimiento. El gas. Se expande.
¿No? De un volumen. V. A 2V. Manteniendo la temperatura constante. Con una
transformación. Isotérmica. Y he podido aplicar. La fórmula. De la
variación. De entropía. De un proceso. Bueno. Para una máquina. De
Carnot. ¿Cuál es la variación. De entropía. Total. Del ciclo? Bueno. Si
es. Una. Un ciclo. Y la variación. De entropía. Y la variación. De
entropía. Es una función. De estado. En un ciclo. Mi variación. De
entropía. Del ciclo. Ha de ser cero. Yo tendré. Una variación. De
entropía. Positiva. En la expansión. Isotérmica. ¿Vale? Porque absorbe.
Calor. 2000. Partido. Por 500. Son 4. Julios. Partido. Por Kelvin. Y
después. En la compresión. Isotérmica. El calor cedido. Partido. De la
temperatura. Justamente. La misma. La misma variación. De entropía. Menos
4. Julios. Kelvin. De manera que. La variación. De entropía. De ese
proceso. Reversible. Total. Me ha de dar cero. Y da cero. Este ejemplo.
Dice. Suponga que un kilo de agua. A 100 grados. Se coloca en contacto
térmico. Con un kilo de agua. A cero grados. Calcule el cambio total. De
entropía. Considere el calor cedido. Constante. ¿Cómo puedo calcular? La
variación. De entropía. De este sistema. ¿No? Pues tengo que emular. Un
proceso. Reversible. ¿No? Un proceso. Reversible. En cual. El sistema.
¿No? Está funcionando. Entre dos temperaturas. ¿No? Entre dos
temperaturas. La temperatura final. De equilibrio. Evidentemente. En este
caso. Serán 50. Yo trabajo. Entre cero. Y 100. No es así. Tengo algo. A
cero. Y algo. A 100. Entonces. ¿Cómo puedo emular. Mi sistema? ¿Cómo
puedo emular. Este sistema? ¿No? Un sistema. Reversible. ¿No? Podría.
Por ejemplo. Para ello. Utilizar. Que mi sistema. Se transforma.
Reversiblemente. De una temperatura. 100. A 50 grados. ¿No? Una masa. De
100. A 50 grados. Y. Podría. Calcular. Por un caso. La. Variación de
entropía. De la masa. Que está. A 100. Cuando pasa a 50. Y la variación
de entropía. De la masa. Está a 50. Perdón. Que está a cero. Y pasa. A
50. Y. Creo que os dais cuenta. Con las dos fórmulas. Que tenéis aquí
abajo. ¿No? Estas otras variaciones. De entropía. Estas dos variaciones.
De entropía. La suma. No es cero. Porque. Disminuye. Menos. La entropía.
Cuando pasas. De. De 100. A 50. Que cuando pasas. De 0. A 50. De. De 0. A
50. Entonces. La variación de entropía total. De este proceso. Es
positivo. Lo cual. Quiere decir. Que es un proceso. Irreversible. ¿Vale?
Bueno. Esto era un poco. Así que. Hemos profundizado mucho en la teoría.
Pero bueno. Vamos a seguir. Ahora tenemos unos ejercicios. Os quería
poner. Aquí tenemos unos problemas. Y después de un examen. El año
pasado. Bueno. Esos son problemas. Que recomienda el equipo docente. ¿No?
De. La parte del. Tema 20. Dice. El diagrama PV. ¿No? Muestra un ciclo. De
una máquina térmica. Que usa 0.25 moles. De un gas ideal. Que tiene. Un
coeficiente adiabático. Gamma. De 1,4. Gamma. No es más que. Cp. Partido.
Cv. ¿Vale? Y. Donde. Cp. Y Cv. Pues puede valer. 3 medios. O 5 medios.
¿No? En función. Si es un gas monotómico. O diatómico. La parte curva.
Dice. Que es adiabática. Calcula la presión de gas. En el punto A. Y
cuánto calor. Absorbe este gas. Por el ciclo. Y en qué parte del ciclo
ocurre. Cuánto calor. Cede. Y en qué parte cede. Cuánto trabajo. Realiza
el ciclo. Y cuál es la eficiencia. De este ciclo. Claro. Las primeras.
Cuatro preguntas. Son. Del primer principio. De termodinámica. Y la
segunda. La última. Es del segundo principio. Vamos a hacerlo. Tramo CA.
Es un tramo. A volumen constante. Trabajo nulo. La variación de energía
interna. Es igual al calor intercambiado. El tramo. AB. Es un tramo.
Adiabático. Calor 0. Variación de energía interna. Es igual al menos.
Trabajo. Y el tramo. BA. No. A presión constante. BC. Perdón. El trabajo.
BC. El tramo. BC. ¿Ves? Es un. Es a presión constante. Es un proceso.
Isobaro. No. Trabajo es igual a. P por incremento de UV. Y el calor es.
NCP. Incremento de T. Y si queréis. Incremento de U. NCV. Incremento de T.
Es decir. A partir de aquí. Y de todas estas fórmulas. Tenemos que ser
capaces. De resolver el ejercicio. Me dan. Me dicen. Que gamma es 1,4. Si
yo hago este cociente de 7 partido por 5. Me da 1,4. Y luego yo sé que el
gas es diatómico. Si me hubiera dado otra cantidad. Que es el cociente de
5 tercios. Vería que es monoatómico. Solo puede ser diatómico o
monoatómico. ¿Cómo puedo calcular la presión en A? Conociendo la
presión en B. Y los volúmenes. Como de A a B. Es un tramo. Adiabático.
Yo aplico las ecuaciones. De A a B. Son ecuaciones de una transformación
adiabática. Importantísimas estas ecuaciones. Que me relacionan dos
estados. De un gas. ¿No? En una transformación adiabática. ¿Vale? A
partir de aquí. Yo puedo calcular la presión en A. Conociendo los otros
tres parámetros. Y sale 12,3. ¿Cuál es el calor intercambiado? ¿No? De
C a A. Pues igual a la variación de energía interna. Pero claro. Yo no
sé las temperaturas. A mí no me dan las temperaturas. Si sé. El volumen.
Sé las variaciones de presión. Entonces. Yo recurro. A la ecuación de
los gases ideales. Que sé que P por incremento de V. Es igual a NR por
incremento de T. Y hago ese cambio. Hago el cambio. De N incremento de T.
Por incremento de P por V partido por R. Es lo que hago aquí. No tengo por
qué saber los moles iniciales. Ni tengo por qué saber la variación de
temperatura. Solo. Sabiendo. ¿No? Sabiendo. El volumen. Es. Q C A. A ver.
Q C A. Que es una transformación a volumen constante. ¿Eh? El volumen lo
sabemos. Incremento de P es la variación de presión. ¿Vale? Y tenemos.
Que estos son. Cinco mil cuatrocientos setenta julios. ¿No? Que sería.
La. El calor. Intercambiado. De C A. Es un calor. Absorbido. Q V C A. Es
una transformación a la presión constante. Puedo hacerlo como. N C P
incremento de T. Que no quiero. Aplicar. Tengo las temperaturas. Pues. Yo
puedo cambiar. En este caso. Cambia. La presión es constante. Y yo puedo
considerar. ¿Eh? P por V. Es igual a N R T. Si la presión es constante.
Yo puedo decir que. P por incremento de V. Es igual. A N R. Por incremento
de T. Y hago el cambio. N. Incremento de T. Como. P incremento de V. Es
igual. Es igual. No tengo la necesidad. De. Determinar. Esas temperaturas.
Y a partir de aquí. Calculo. El calor. Cedido. En el ciclo. ¿Cuál es la
variación de energía interna? Ya sabemos que es 0. ¿Cuál será el
trabajo total realizado? Pues. El calor total. La suma. Del calor
absorbido. Menos el calor cedido. ¿Y cuál es la eficiencia? ¿Cuál es la
eficiencia? El cociente. Entre el trabajo. Total. Realizado. A partir del
calor absorbido. 0,319. Si lo damos en tanto porciento. 31,9. Aquí tenéis
la solución. Bueno. Aquí hay otro. Que dice. Una máquina de Carnot. Cuya
temperatura alta es 620. Recibe 550 julios. A esta temperatura. En cada
ciclo. Y cede 335 julios. Al depósito. De baja temperatura. Es decir. C Q
H. C Q C. Que es negativo. 335. ¿Cuánto trabajo. Tiene? ¿Cuánto trabajo
mecánico. Realizo? ¿A qué temperatura está el depósito. De baja
temperatura? Calcule la eficiencia. De esta máquina térmica. Bueno. Aquí
tenemos. ¿No? Los datos. La temperatura. Caliente. De fuego caliente. 620.
Extraemos un calor Q H. Producimos un trabajo. Y cedemos un calor. Al foco
frío. A partir del calor absorbido. Y el calor cedido. Puedo calcular el
trabajo total. Que serán 215 julios. A partir de la relación. Que hemos
visto antes. De. De las temperaturas absolutas. Con los calores. Cedidos. Y
absorbidos. ¿No? En valor absoluto. En este caso. Ya. Para poner ningún
signo menos. Que sale. ¿Vale? La temperatura del foco frío. Y a partir de
aquí. Puedo calcular. El rendimiento. ¿No? De una máquina de Carnot. Que
es. 1. Menos 13. Partido de H. Que es el máximo rendimiento. Que puede
tener. Una máquina. Térmica. Funcionando. Entre estos dos. Intervalos. De
temperatura. Cualquier otra máquina. Que no sea de Carnot. Tendrá
siempre. Una eficiencia. Menor. 3 mols de un gas ideal. Experimentan. Una
compresión. Isotérmica. Reversible. Durante el cual. Se realizan. 1850
julios. De trabajo. Sobre el gas. Calcule. La variación. De entropía. Del
sistema. Bueno. Al ser un ciclo. La variación. De energía interna. Es
nula. ¿Correcto? El gas. Se comprime. Calor. Y trabajo. Negativo. Menos
1850. El sistema. Lo que hace es. Ceder un. Ceder. Ceder calor. Al entorno.
Cuando un gas. Se comprime. Isotérmicamente. Cede calor. Al entorno.
¿Cuánto en este caso? Menos 1850. ¿Cuál será la variación de
entropía. En este proceso. De mi sistema. Considerándolo. Reversible.
Pues. La temperatura. Es constante. 290 grados. De calor. Se cede. Menos
1850. Julio. Menos 6.31. Julio partido por Kelvin. Si esta máquina
térmica. Que operan un ciclo de Carnot. Absorbe 150. Julios. Por ciclo. De
su depósito. De calor. A 135. Y tiene una eficiencia. Del 22%. ¿Cuánto
trabajo realiza? Vale. Ahora me dice. El calor absorbido. Y media la
temperatura. Del fuego caliente. Y media la eficiencia. Eso me va a
permitir. Calcular. La temperatura. Del foco frío. y el calor cedido. Y el
trabajo realizado por esta máquina, ¿no? Porque además tengo la
eficiencia y sé que la eficiencia está relacionada con el trabajo y el
calor absorbido. Vais a ver que todo va a salir, ¿no? Vamos allá. La
eficiencia es 0.22 igual al trabajo partido calor absorbido, todo es
conocido menos el trabajo, ¿vale? ¿Cuál es el calor cedido? Trabajo
igual a QH más QC. QC negativo, menos 117, ¿vale? ¿Cuál es la
temperatura del foco frío? Pues esta relación, ¿no? De calores y
temperaturas absolutas, ¿no? QC partido QH es igual a menos 13 partido TH,
¿vale? En un ciclo de Carnot, ¿no? En un ciclo de Carnot. TH serían 408
Kelvin, ¿no? El foco caliente. Y el foco frío sale 318. Fijaos que no
pongo en valor absoluto los calores y por eso pongo un menos en la
fórmula. Si hubiera puesto en valor absoluto los calores, hubiera quitado
el menos porque la temperatura ha de salir positiva, ¿eh? No puede salir
negativa. ¿Y cuál será la variación de entropía del sistema? Pues la
variación de entropía del foco caliente más la variación de entropía
del foco frío. Y QH partido TC. Claro, esto tiene que dar 0. De hecho,
aplicamos esta fórmula en realidad para determinar las temperaturas del
foco. Frío o caliente, ¿no? En un ciclo de Carnot, que es un proceso
reversible, la variación de entropía es 0, ¿vale? La variación de
entropía del universo es la del sistema más del entorno, que es 0,
¿vale? Y con el trabajo realizado, ¿no? Pues aquí si queremos elevarnos
a una temperatura de 35 metros, ¿no? ¿Vale? ¿Qué masa? Pues 96,2
gramos, ¿no? Si todo el trabajo se convierte, ¿eh? Dice que masa de agua
puede bombearse desde una profundidad de 35 metros con este ciclo. ¿Vale?
Con el trabajo producido en este ciclo. 96 gramos, ¿no? Por ciclo. Cambio
de entropía por digestión de grasa. Bueno, vamos a tener que parar aquí,
¿no? Porque ya se nos hace un poquito tarde, ¿vale? Y no voy a terminar
sin antes abriros un archivo, lo explicaré la semana que viene, que son
las preguntas que salieron el año pasado en el curso, creo que está
aquí, están trabajando exámenes del año pasado, las dos problemas y las
dos preguntas de teoría. Ahora esto lo explicaré cuando volvamos, ¿no? Y
terminaré de hacer los ejercicios, veremos estos ejercicios, también
veremos actividades de PEC de otros años, ¿no? Para terminar ya de cerrar
el bloque 4, ¿eh? Con la sesión 11. ¿Vale? Muy bien, pues muchas gracias
y nos vemos ya después. Felices fiestas a todos.