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• Amparo Delatorre

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UNIVERSIDAD ABIERTA Y A DISTANCIA DE MEXICO •

Nombre: .

•

Materia: Termodinámica.

• Grado:

Tercer Cuatrimestre.

• Título:

Unidad 3

Actividad 5. Iniciando con la aplicación de modelos.

PROBLEMAS

T₂= 500 K Q₂= 800 J e= 0,3 A) El calor liberado por ciclo y

B) La temperatura de la fuente fría.

A)

Calor y Termodinámica. Q₂ = Q₁ -W = 400 – 300 = 100 J

T₂ = 200 – 273 = -73°C La eficiencia es:

B) Para derretir los 10 kg de hielo se necesitan

10(334 x 10ᶾ) = 334 x 10⁴ J

Si en cada ciclo el calor expulsado por la máquina es: 100 J Esta máquina debe operar

A) B) O sea la potencia absorbida será

En una hora Q₂= 147 x 3600 x 10⁶ J=5,292 x 10¹¹ j C) Se recomienda que no

Q₁ Calor transferido a la fuente caliente Q₂ Calor absorbido de la fuente fría W Trabajo gastado por la bomba

A) Si el aparato de aire acondicionado es una máquina de Carnot funcionando a la inversa

Entonces

B) Si n real Entonces

(

)

(

)

(

)

A)

B) Cálculo de WΑ

(

)

Luego WΑ=Q₁-Q₂=1500 – 1200 = 300 J Cálculo de WB

(

)

Luego WB = Q₂ - Q₃ = 1200 – 600 = 600 J Y el trabajo total del sistema Ws = Q₁ - Q₃ = 1500 – 600 = 900J Nota: Observamos que:

La eficiencia de un motor Carnot es [1-(T₁ / T₂)] Tenemos que (

)

El calor se toma del agua del lago mientras que se enfría de 2°C a 0°C antes de la eyección. La temperatura media del reservorio caliente es 274 K. Si m es la masa del agua que fluye en el tiempo t, el calor tomado adentro del reservorio caliente por unidad de tiempo es Q₂/t = (m/t) c x 2°C, donde c está la capacidad especifica de calor del agua. El calor que sale al aire como reservorio frío a una temperatura de -15°C = 258 K, por la cantidad infinita de aire disponible se asume que la temperatura permanente constante. Además, el trabajo realizando (Q₂ - Q₁) es 10 kilovatio = 104 J/s. Así, de la primera ecuación tenemos. ( ( )(

)(

)

)

La razón del flujo de agua necesario es 102,4 litros/s

Q₁ Calor absorbido de la fuente caliente Q₂ Calor cedido a la fuente fría W=200 J

Entonces A)

B) Q₂ = Q₁ - W = 666,7 – 200 = 466,7 J

O bien

De donde se obtiene t=0,53s el tiempo para cada ciclo. El calor absorbido en cada ciclo será Q₁=5 X 10² t + 8000 = 5 x 10² (0,53) + 8000 = 1,065 x 10⁴ J

Q₁ = 120 J A) De donde

B) Q₂ = W + Q₁ = 30 + 120 = 150 J

Donde (por calorimetría) se tiene que

Siendo

T₁=280+273,15 = 553,15 K

T₂= 310 + 273,15 = 583,15 K Entonces