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Problema 1.
Un sistema que consta de 2 kg de helio realiza
el
ciclo ilustrado en el plano
ST,
cediendo
1242 kJ de calor a la temperatura de 414
K.
Si el trabajo neto realizado por el sistema es de 1008
kJ;
determinar: a) Las variaciones
totales en la energía interna
y
entropía del sistema, b)
T
4 •
e)
W
4 ......
¡,
d)
ÓS
i .....
2.
Calcular: e)
t.S,-J,
f)
Q'-l,
g)
T"
h)
lJ,U¡_"
i)
W
J _
4,
j) el rendimiento
re
del ciclo.
T
20
3
1
4
4----------------'
S
Datos:
m
~
2 kg,
R
~
2.08 kJlkgK,
Cv ~
3. 12 kJlkgK
Solución :
Pum}.
En un ciclo la variación neta o total en cualquier variable termodinámica es igual a cero;
por lo tanto:
a) ñU,¡e,<J =
O Y
&\~'~'"
=
O
El diagrama
sr
del ciclo muestra que
el
sistema intercambia calor con los alrededores
durante los procesos isotérmicos
(2~3)
y
(44-1), el signo correspondiente depende de si la
entropía aumenta o disminuye.
Dado que para el proceso (4----)0 1) la entropía está disminuyendo, entonces durante este
proceso el sistema cede calor a la temperatura constante:
b)
~
=
I;
=
414
K
,de aquí
que:
Q.~, ~
-
1242 kJ
Además
tlU
4 _. 1
=
O
=
Q4.....1-
W
4 .....
¡
;
por lo tanto: e)
W~
.....
l
=
Q4 .....1
= -
1242 kJ
Aplicando la definición de calor a este proceso:
Q .....
I
=
LITdS
=
T
4
M
4 .....
¡
•
resu lta que:
t.S
~ Q.~, ~
- 1242 kJ
4.....[
T
4
414
K
Paso 2.
kJ
-3 -
K
Durante los procesos (1---t2) y
(3---t4)
la variación en la entropía del sistema es igual a cero,
esto es que:
d)
M I .....
?
=
dS].....
4
=
O
182
1...,181,182,183,184,185,186,187,188,189,190 192,193,194,195,196,197,198,199,200,201,...312