Termodinamica

PRACTICA DIRIGIDA SEGUNDA LEY

1) Una máquina térmica reversible sigue el ciclo de Carnot trabajando entre las temperaturas de 200 ºK y 800 ºK. Halle el trabajo sabiendo que expulsa 1500 Joules.
Solución: Para la máquina de Carnot reversible tenemos:

Por lo tanto tenemos:ya que:

2) En el siguiente esquema se muestra una maquina térmica; determine si esta máquina es reversible oirreversible. QA=1256 J; QB= 837 J

500ºK
300ºK
QA
QB
500ºK
300ºK
QA
QB
Solución: La eficiencia de cualquier máquina térmica reversible o irreversible se puede hallar usando los calores:

Ahora; sabemos que la máquina será reversible si usando las temperaturas se obtiene la misma eficiencia, de lo contrario será irreversible

Como se obtienen diferentes eficiencias o tambiéncomo entonces la máquina es irreversible.

3) El diagrama muestra 2 motores térmicos ideales acoplados, hallar:
a. Sus rendimientos.
b. El trabajo que produce cada máquina.
c. Los calores cedidos a sus respectivos sumideros.
1000ºK
600ºK
Q1=600Cal
QS1
200ºK
Q2
QS2
2
1
W1
W2
1000ºK
600ºK
Q1=600Cal
QS1
200ºK
Q2
QS2
2
1
W1
W2
Solución:1. Cálculo de los rendimientos:


2. El trabajo que produce cada maquina

El calor cedido al sumidero por la máquina 1 es : ahora el trabajo producido por la maquina 2 es:
El calor cedido al sumidero por la maquina 2 es:

4) Un ciclo de Carnot tiene como sustancia de trabajo oxigeno, el calor suministrado es de 60 BTU, la relación de expansión isoentrópica es de15.6. si la temperatura del sumidero es 50 ºF. Determinar:
d. Eficiencia
e. El trabajo neto.
f. El calor expulsado o rechazado.
V

P
1
2
3
4
TA

WN
TB
Expansión
Isentrópica
V

P
1
2
3
4
TA

WN
TB
Expansión
Isentrópica
Dato:

Si
Para el proceso de expansión isentrópica 2-3

* La eficiencia es:
* El trabajo neto:
*Calor expulsado: ,

5) Una máquina motriz de Carnot funciona con 0.136 Kg de aire como sustancia de trabajo. La presión y el volumen al principio de la expansión isotérmica son 2,1 MPa y 9.6 litros respectivamente. El aire se comporta como gas ideal. La temperatura del sumidero es de 50ºC y el calor suministrado vale 32 KJ.
g. Determine la temperatura de la fuente.
h.Determine la eficiencia del ciclo.
i. La presión al finalizar la expansión isotérmica.


Datos:
V
P
1
2
3
4
T=cte
T=cteeee
V
P
1
2
3
4
T=cte
T=cteeee



a. Calculo de la temperatura de la fuente: usamos:

b. Calculo de la eficiencia:
c. La presión al finalizar la expansión isotérmica. (proceso 1-2)


Como
Resolviendo tenemos:6) Dos máquinas reversibles A y B funcionan en serie entre un depósito de alta temperatura (Ta) y otra de baja temperatura (Tb). la máquina A cede calor a la máquina B que a su vez cede calor al depósito de baja temperatura. El deposito de alta temperatura suministra calor a la maquina A. sean Ta=1000ºK y Tb=400ºK e iguales las eficiencias térmicas de las maquinas. El calor recibido por Aes 500KJ. Determine:
j. Los trabajos efectuados por las maquinas A y B.
k. El calor recibido por la máquina B.

Solución:
a.
500KJ
1000ºK
400ºK
QS1
B
A
WA
WB
Ti
500KJ
1000ºK
400ºK
QS1
B
A
WA
WB
Ti


ahora

Ahora:

b. El calor cedido por la máquina B es:

7) Un refrigerador Carnot cede 2500 KJ de calor a 80ºC y desarrolla 1100 KJ detrabajo. Calcule:
l. La temperatura baja en el ciclo.
m. COP.
n. Calor absorbido.
Solución:
TC=80ºC
TF
=353ºK
QF
QC=2500 KJ
W=1100 KJ
TC=80ºC
TF
=353ºK
QF
QC=2500 KJ
W=1100 KJ
Calor absorbido o extraido:
* (El signo – es debido al trabajo hecho sobre el sistema)
(El signo – es debido al trabajo hecho sobre el sistema)

*
*...