Diagrama de Raveau

El diagrama de Raveau es un diagrama termodinámico para clasificar dithermes de máquinas térmicas. Permite interpretar la obra según sus transferencias de calor con su fuente caliente y su fuente fría. Se debe a Camille Raveau .

Justificación del diagrama

Es :

${\ Displaystyle Q_ {C} \,}$ transferencia de calor entre el sistema y la fuente de calor
${\ Displaystyle Q_ {F} \,}$ transferencia de calor entre el sistema y la fuente de frío
${\ Displaystyle T_ {C} \,}$ la temperatura de la fuente caliente
${\ Displaystyle T_ {F} \,}$ la temperatura de la fuente fría
$W \,$ el trabajo

Para una máquina térmica ideal, tenemos:

${\ Displaystyle \ Delta U = 0 \,}$
${\ Displaystyle \ Delta S = 0 \,}$

Entonces, de acuerdo con el primer y segundo principio de la termodinámica :

${\ Displaystyle Q_ {C} + Q_ {F} = - W \,}$
${\ Displaystyle {\ frac {Q_ {C}} {T_ {C}}} + {\ frac {Q_ {F}} {T_ {F}}} \ leq 0}$

El diagrama de Raveau representa en función de . Dibujamos las líneas de ecuaciones: ${\ Displaystyle Q_ {C} \,}$ ${\ Displaystyle Q_ {F} \,}$

${\ Displaystyle Q_ {C} + Q_ {F} = 0 \,}$ : a la izquierda de esta derecha, y a la derecha ${\ Displaystyle W> 0}$ ${\ Displaystyle W <0}$
${\ Displaystyle {\ frac {Q_ {C}} {T_ {C}}} + {\ frac {Q_ {F}} {T_ {F}}} = 0}$ : las máquinas a la derecha de esta derecha son imposibles: contradecirían el segundo principio.

Representación

Interpretación

La numeración de las zonas es arbitraria y solo se proporciona con fines educativos específicos del diagrama presentado anteriormente, por lo que no es universal.

Zona I

${\ Displaystyle Q_ {C}> 0 \,}$
${\ Displaystyle Q_ {F} <0 \,}$
${\ Displaystyle W <0 \,}$

La máquina proporciona trabajo al tomar calor de la fuente caliente y dárselo a la fuente fría. Por tanto, es una máquina térmica .

Ejemplos:

Motor de combustión interna siguiendo un ciclo de cuatro tiempos o un ciclo de dos tiempos .
motor Stirling
Turbina que utiliza el ciclo Rankine en particular

Zona II

${\ Displaystyle Q_ {C}> 0 \,}$
${\ Displaystyle Q_ {F} <0 \,}$
${\ Displaystyle W> 0 \,}$

La máquina consume mano de obra al tomar calor de la fuente caliente y dárselo a la fuente fría. Estas máquinas tienen poco interés porque se puede obtener lo mismo sin consumir mano de obra (sin embargo, pueden permitir acelerar las transferencias de calor, o bien ser un modo de funcionamiento estacional de una máquina clasificada en la zona IV).

Zona III

${\ Displaystyle Q_ {C} <0 \,}$
${\ Displaystyle Q_ {F} <0 \,}$
${\ Displaystyle W> 0 \,}$

La máquina consume trabajo transfiriendo calor a las dos fuentes. No es muy interesante y es similar a las máquinas monotérmicas .

Zona IV

${\ Displaystyle Q_ {C} <0 \,}$
${\ Displaystyle Q_ {F}> 0 \,}$
${\ Displaystyle W> 0 \,}$

La máquina consume mano de obra y transfiere energía térmica de la fuente fría a la fuente caliente. Esta máquina es una bomba de calor .