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Problema 2.
Un sistema efectúa un ciclo operando entre almacenes térmicos a las temperaturas de
700 K Y 315 K. Suponiendo que la energía se conserva, indicar en cada uno de los casos
siguientes, si el ciclo es posible (reversible o irreversible) o imposible.
a) El sistema absorbe 500 kJ de calor del almacén a temperatura mayor y realiza un ciclo
con un rendimiento de 70%
b) El sistema absorbe 180 kJ de calor del almacén a menor temperatura y cede cierta
cantidad de calor al almacén a temperatura mayor. El trabajo necesario que debe
suministrársele al sistema es de 220 kJ
e) El sistema absorbe cierta cantidad de calor del almacén a temperatura mayor, realiza un
trabajo neto de 200 kJ y cede 300 kJ de calor al almacén a temperatura baja
Datos generales: Ts == 700 K, Te = 315 K
Solución:
a)
--¡y
IQ , '
P ,=3!!?]
Datos: Q. = 500 kJ. r = 70% =0.70
De la defi nición de rendimiento: r == 1- Qc ; se tiene que:
Q,
Q, =Q, (I -r) =(500 kJ )(I-0.70) =1SO kJ
Qc = l - r , por lo que:
Q,
Dado que la energía se conserva, ¡y =Q, - Q, =(500 - 1SO) kJ =350 kJ
La variación en la entropía del universo está dada como: /lSw,,¡v = /lS"'1 + óSo¡,td
En donde /lSSI$I = O porque el sistema opera cíclicamente, y
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