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Problema
2.
Un sistema que consta de 2 kg de helio, inicialmente a 200 kPa y 450
K
realiza un ciclo
fonnado por los siguientes procesos:
A entropía constante, su temperatura disminuye en 150
K;
a conti nuación ocurre un proceso
isotérmico; regresa al estado inicial en fonna isocórica.
a) Llenar la tabla,
b)
esbozar el diagrama del ciclo en los planos
VP
y
ST;
calcular:
e)
el
rendimiento
r
del ciclo y d) el rendimiento
re
de un ciclo de Carnot operando a las
temperaturas extremas.
P,1(Pa
11\
' . :,.
2 , "',
"'~
3
.''f
.
"
.
, .
neto
.,
Datos:
m
~
2 kg,
R
~
2.08 kJ lkgK,
C
p
~
5.20 kJlkgK
Solución :
Paso
/.
Q/kJ
w,'kJ
Conocidos la presión y temperatura en el estado inicial 1, de la ecuación de estado de gas
ideal,
PV
=
mRT
detenninamos:
a)
V.
~
mRT,
,
~
( 2
k
g )(2.08 J<.:I....)C450
K)
kgK
k J
J
9.36
kT
~
9.36
m
m'
El sistema pasa del estado 1 al 2 mediante un proceso a entropía constante en el que su
temperatura disminuye en 150
K,
esto significa que:
b)
LIS,_,
~
O ,
e)
Q,_,
~
O Y
/1T,_,
~
T, - T,
~
-
150
K ;
de donde :
Se conocen
R
y Cp, asíque:
C
v
=C
p
- R =3.12
~
kgK
El cambio en la energía interna del sistema durante este proceso es igual a:
125
