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Problema 2.
2 kg de helio inicialmente a 750
K
experimentan un ciclo caracterizado por los siguientes
cambios:
Condiciones
Cambio
1~2
2~3
3-+1
Proceso
isocórico
isoentrópico
isobárico
disminuye su temperatura en 336
K
aumenta su temperatura en 111
K
Esbozar el diagrama del ciclo en los planos: a)
VP,
b)
Sr.
Detenninar la variación total en: c) energía interna, d) entropía del sistema.
Calcular: e)
T"
f)
ro,
g)
Q¡ _"
h)
óS¡ _"
i)
lIS',_¡,
j)
W, _"
k)
dU,_ ¡,
1)
Q3 ..... 1.
m) Wneto , n) el rendimiento
r
del ciclo.
Datos:
In
~
2 kg,
R
~
2.08
kJlkgK,
Cv~
3.12
kJlkgK
Solución :
Paso l .
El estado inicial del sistema está caracterizado por:
(p¡ ,
V¡,
750
K)
Mediante un proceso isocórico, en el que la temperatura disminuye en 336
K,
el sistema
llega al estado 2; lo cual significa que
a)
V,
=v"
b)
w,_,
= 0 ,
e)
dT,_ ,= -336K=T,-T,
; asique:
d)
1',
=T, +dT,_,
= (750-336)
K=414K
La variación en la energía interna del sistema durante este proceso es:
e)
du,_,~ mCy (T, -T, ) = (2kgl(3. 1 2 k~)<414-750)K ~ -2096.64kJ
Aplicando la ecuación de 1
3
Ley a este proceso:
tlU
I ..... 2
=
Q I->2 - W¡ ->2 '
resulta
fJ
Q,_,
=
dU,_,
~
-
2096.64 kJ
La variación en la entropía del sistema para este proceso está dada como:
(
kJ ) ( 414 )
kJ
g)
óS,
2
= (2 kg) 3.12 -
In -
~-
3.7 1 -
-
kgK
750
K
184
