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Problema 2 .
Un sistema efectúa un ciclo operando entre dos almacenes a las temperaturas de 600 K Y
300 K, absorbiendo 400 kJ de calor del almacén a mayor temperatura. Suponiendo que la
energía se conserva, determinar en cada uno de los casos siguientes si el ciclo es posible
(reversible o irreversible) o imposible.
a) El rendimiento del ciclo es de 15%
b) El sistema efectúa un trabajo neto de 350 kJ
e) El almacén a menor temperatura absorbe 200 kJ de calor
Datos generales: Q, ~ 400 kJ, T, ~ 600 K, T, ~ 300 K
Solución:
a)
Datos: r = 15% = 0.15
.~,3= 600 K. '9
¡º,,~ 400 kJ
IOI-w
¡º,
T,~300 K " ]
De la de finición de rendimiento: r = I - Qc ; se tiene que:
Q"
Q, ~ Q,,(I-r) ~ (400 kJ)(I-0,15) ~ 340 kJ
Qc = 1- r ,de donde:
Q,
Dado que la energía se conserva, entonces W = Q" - Qc = (400 - 340) kJ = 60 kJ
La variación en la entropía del universo está dada como: óS"",~ = óSJtJl + M "'nd
En donde Mm. = O porque el sistema opera cíclicamente, y
,,0 _,,0 +"0 Q, +Q,.
u.:J"¡nd - u.:I"¡",l's l.lJ"¡,,, Te = - - -,r: ~
de aquí que:
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