Problema 2.
Un
sistema opera en ciclos entre dos almacenes térmicos; absorbiendo una cantidad de
calor
Qa
del al macen a la temperatura de
400
K,
cediendo
una
cantidad de calor
Qc
al
almacén a la temperatura de
200
K
Y
realizando un trabajo
neto
W.
Determinar, en cada uno de los casos propuestos, si el ciclo es posible (reversible o
irreversible) o imposible.
a) el sistema absorbe
400 kJ
de calor del almacén a temperatura alta
y
cede
200 kJ
de calor
al
almacén a baja temperatura
b)
El almacén a temperatura alta cede
600 kJ de
calor
y
el sistema realiza
un
trabajo neto de
150 kJ
c)
El
sistema realiza un ciclo con un rendimiento de
60
%
Y
cede
100 kJ
de calor al almacén
a temperatura menor
Datos
generales:
Ts
=
400
K, Te
=
200
K
Solución:
a)
Datos:
º"
~
400 kJ,
º,
~
200 kJ
Dado
que
la energía se conserva, entonces
W
=
º"-º,
~
(400 - 200) kJ
~
200 kJ
La variación en la entropía del uni verso está dada como:
óS"",v
=
óS.,."
+
óSa/,ed
En donde
65,;,1
=
O porque el sistema opera cíclicamente,
y
• e
_ • e
+ •
e
- _
º"
+
º, ,
de
aqu,' que'
t.W
a1",d -
l.k)
a/nl
TI
l.k)
ul~,
7;' -
~
r.'
.
óS '
~(_
400kJ +200kJ)=(_ I+ I) kJ =0
"m"
400
K
200
K
K
220
1...,219,220,221,222,223,224,225,226,227,228 230,231,232,233,234,235,236,237,238,239,...312