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Problema 2.
3 kg de oxigeno experimentan el ciclo mostrado en el plano
VP.
a) Esbozar el diagrama del ciclo en el plano
ST;
calcular: b) las cantidades pedidas en la
tabla, c) el rendimiento
r
del ciclo
y
d) el rendimiento
re
de un ciclo de Carnot operando a
las temperaturas extremas.
p
TIK
ó U!kJ
Q/kJ
m 'kJ
óS/kJK~
,
sr--
\6
1
"fb '
,
300
2
,
3
"'f,t.-
4
1
O ,
\
3
475
4
Y'~.
, ,
575
5
2
1
6
O
1
V
neto
~
1
: ~
Datos:
m
~
3 kg,
R
~
0.259
kJ/kgK, C
v
~
0.662 kJ/kgK
Solución:
.
~
..
<ti
~
.,,,.;,.,!.~
~ 2
O
1425
O
I .,
,
' .
O
I
:
.,
;,]
El diagrama
ST
ilustrado, nos permite inferir directamente el nombre del proceso, comparar
el valor de: la temperatura, la energía interna
y
la entropía en cada estado por los que pasa
el sistema; también se infiere directamente el signo: de la variación en la energía interna así
como el del calor intercambiado entre el sistema
y
los alrededores; todo esto se detalla a
continuación:
Paso l .
Los procesos: ( 142),
(3~4)
Y
(5-+6)
son procesos isotérmicos dado que, como muestra la
tabla de valores, para estos procesos el cambio cn la energía interna es igual a cero, de aquí
que:
a)
T,
~T, ~300
K , b) T,
~T. ~475
K, e)
T,
~T, ~575
K
Paso
2.
Los procesos: (2-+3),
(4-+5)
y (6-+ 1) son isoentrópicos dado que, como muestra la tabla
de valores, para estos procesos se tienen datos de calor o del cambio en entropía
y
son
iguales a cero, por lo tanto:
a)
óS,~,
=0,
b)
Q.~ ,
=0 ,
e)
Q,~,
=0
Paso
3.
Un ciclo se caracteriza por:
a)
tJ.U"./o
=
O,
b)
l'lSM/O
=
O
155
I
