Problema 3.
Un sistema que consta de 2 kg de helio inicialmente a la temperatura de SOO
K
efectUa el
ciclo de Camot ilustrado en el plano
ST.
. '
Sabiendo que los calores absorbido y cedido por el sistema durante
el
ciclo son de SOO
kJ
y
300 kJ respectivamente: a) Llenar la tabla, b) calcular
el
rendimiento re del ciclo.
T
l!.UlkJ
4~'
J~2
I
,
2
-
J
4
I
.
-+------------- s
neto
Datos:
m
'"
2 kg,
el' ·
3. 12 kJlkg.K,
C
p
=
3.12 kJlkg.K
Solución :
Paso
J.
,
•
QAd
IV""
l!. SlkJK - '
I
Como
el
sistema realiza un ciclo, la temperatura en los estados inicial y final es la misma.
Además, el diagrama
sr
muestra que los estados 4
y
1 lienen
el
mismo valor de
temperatura; esto es que:
a)
¡;
=
T.. ::
SOO
K
El diagrama
sr
muestra que:
Los procesos (1,,2) )' (3,,4) son es isoentrópicos. lo que significa que:
Los procesos (2,,3)
y
(4-+ 1) son isotérmicos, lo que significa:
Como en un ciclo la variación total en cualquier variable termodinámica es igual a cero,
entonces:
e)
au...
", =O
y
!J
AS..... =O
Pllsol.
En el plano
ST
el área bajo la curva representa al calor intercambiado por el sistema con los
alrededores, de la figura se observa que
el
sistema cede calor durante el proceso (2,,3),
puesto que
el
área bajo esta curva es negativa; por lo tanto
a)
Q. ""
-300
kJ ::
Ql_.)
19
1...,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20 22,23,24,25,26,27,28,29,30,31,...196