FISICA

Tarea 21._ Ciclos termodinámicos
20.43. Una máquina térmica opera empleando el ciclo de la figura 20.26. La sustancia de trabajo es 2.00 moles de helio gaseoso, que alcanza una temperatura máximade 327 °C. Suponga que el helio se puede tratar como gas ideal. El proceso bc es isotérmico. La presión en los estados a y c es de 1.00 3 105 Pa, y en el estado b, de 3.00 3 105 Pa. a) ¿Cuánto calorentra en el gas y cuánto sale del gas en cada ciclo? b) ¿Cuánto trabajo efectúa la máquina en cada ciclo y qué eficiencia tiene? c) Compare la eficiencia de esta máquina con la máxima eficiencia quepuede lograrse con las fuentes caliente y fría que se usan en este ciclo.




20.46. Calcule la eficiencia térmica de una máquina que opera sometiendo n moles de gas ideal diatómico al ciclo 1 S 2 S3 S 4
S 1 que se muestra en la figura 20.27.

20.47. Un cilindro contiene oxígeno a una presión de 2.00 atm y 300 K. El volumen es de 4.00 L.
Suponga que el O2 se puede tratar como gas ideal, yque se somete a los siguientes procesos:
i) Calentar a presión constante del estado inicial (estado 1) al estado 2, donde T 5 450 K.
ii) Enfriar a volumen constante a 250 K (estado 3).
iii)Comprimir a temperatura constante a un volumen de 4.00 L (estado 4).
iv) Calentar a volumen constante a 300 K, regresando el sistema al estado 1.
a) Muestre estos cuatro procesos en un diagrama pV, dandolos valores numéricos de p y V en cada estado.
b) Calcule Q y W para cada proceso.
c) Calcule el trabajo neto efectuado por el O2.
d) Determine la eficiencia de este dispositivo como máquinatérmica y compárela con la de una máquina de ciclo de Carnot que opera entre las mismas temperaturas mínima y máxima de 250 K y 450 K.


20.49. Un gas monoatómico con comportamiento ideal se somete alciclo de la figura 20.29 en el sentido que se indica. El camino del proceso c S a es una recta en el diagrama pV.
a) Calcule Q, W y DU para cada proceso: a S b, b S c y c S a.
b) Calcule Q, W y...