Problema 5.
Una múquina térmica que opera sobre el ciclo de Carnol con un rendimiento de 45%, recibe
calor de un almacén a 600
K
Ycede una energía. en fomJa de calor. de 300
kJ
al almacén a
menor temperatura. Calcular: a) el calor absorbido del almacén a mayor temperatura,
b)
el
trabajo neto. e) detenninar. mediante cálculos de entropía. si el ciclo es posible
reversibl..:. posible irreversible o imposible.
UaIUS:
T, "
600
K.
Q, ""
300 Id.
re "
45%
=
0.45
SQ/ucith,:
¿-" $I~4!.l
' Q
,
"
~:¿~. w
!
Q. ~300kJ
T.
~
,
El rendimiento del ciclo esta dado como:
r
=.!.!::..
=
1-
Q,
=0.45; de donde:
Q.
Q.
a)
Q
:JL..:
300kJ :54545kJ
• 1- , (1 - 0.45)
.
Dado que la energía se conserva:
b) W '"
Q. -
Q,
=
(545.45 - 300)
kJ :
245.45
kJ
Como
la
máquina opera comu una de Camol. se cumple
'(
=1-1.: r : OA5 .
por lo que
T.: T,(l-r( ) =(600K)(I-0.45) ::330 K
T,
l a variación en la entropía del uni\crso esta dada como:
6.5_ _:
1lS..
~
+
6.5,,¡,.,¡
En donde
.lS.." =
O porque
el
sistema opera cíclicamente. )"
ilS"¡~J =AS." , ,+AS","I. =-~: +~'
i
deaquique:
(
545.45 kJ 300 kJ )
kJ
~S".,,~
'" - --- ,--
, = (-0.9 [ +0.91 )
- = 0
600
K
330
K )
K
el como
L\.\ ""
es igual a I.:no. concluimos que d ciclo es:
"",¡hIt'
re'·el"slhI.'
"
1...,64,65,66,67,68,69,70,71,72,73 75,76,77,78,79,80,81,82,83,84,...196