Ejemplos Segunda Ley de La Termodinamica
Segunda Ley de la Termodinámica Ejemplo de máquina térmica: Se transfiere calor a una máquina térmica desde un horno a
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Segunda Ley de la Termodinámica
Ejemplo de máquina térmica: Se transfiere calor a una máquina térmica desde un horno a una relación de 80 MW. Si la relación de liberación de calor de desecho a un río cercano es 50 MW, determine la salida de potencia neta y la eficiencia térmica para esta máquina.
Horno Qentra=80MW Maq. Térmica
Wneto, salida=? nt=? Qsale=50MW
RIO
•
W
•
•
neto
=Q
neto
= 80 MW − 50 MW
neto
= 30 MW
entra
−Q
sale
•
W •
W
•
n = 1− t
Q
sale
•
Q 50 MW n = 1− 80 MW n = 0 , 375 ó 37,5% entra
t
t
Significa que la máquina térmica convierte en trabajo 37,5% del calor que recibe.
Ejemplo de refrigerador: El compartimiento de comida de un refrigerador, se mantiene a 4 ºC si se le extrae calor a una relación de 360 KJ/min. Si la entrada de potencia requerida para el refrigerador es 2 KW, determine: a) El coeficiente de rendimiento del refrigerador (COPR) b) La relación a la cual se libera el calor al cuarto que alberga al refrigerador.
cocina Qsale=?
Wneto, entra=2KW
R
Qentra=360 KJ/min Compartimiento de comida a 4 ºC
60 KJ
min = 120 KJ 1 KW min
•
W = 2 KWx •
a) COP = R
Q •
W 360 KJ
neto ,entra
COP = R
KJ 120
COP = 3 R
min min
Es decir, 3KJ de calor se extraen del espacio refrigerado por cada KJ de trabajo suministrado.
Por balance de energía : •
•
W
neto ,entra
•
•
=Q −Q sale
•
Q =W
entra
•
+Q KJ KJ + 360 Q = 120 min min KJ Q = 480 min sale
•
sale
•
sale
neto ,entra
entra
Ejemplo de bomba de calor: Con una bomba de calor se cubren las necesidades de calefacción de una casa al mantenerla a 20 ºC. Un día, cuando la temperatura del aire exterior disminuye a -2 ºC, se estima que la casa pierde calor a una relación de 80000 KJ/h. Si en estas condiciones la bomba de calor tiene un COP de 2,5. determine: a) La potencia consumida por la bomba de calor. b) La relación a la cual se extrae calor del aire exterior frío.
KJ Q = −80000 h •
20 ºC
KJ Q = 80000 h •
Wneto, entra=?
BC •
Q
entra
Aire exterior a -2ºC
= ?
Q a) COP = W
SALE
BC
neto , entra
•
COP = BC
Q
sale
•
W
neto , entra
• •
W
Q = = COP
80000 KJ
sale
neto , entra
2 ,5
BC
•
W
neto , entra
= 32000 KJ
h
h
•
b) Q = ? Por balance de energía : entra
•
•
W
neto ,entra
•
Q •
Q
entra
•
Q
=Q −Q sale
•
entra
entra
•
entra
•
=Q −W KJ KJ = 80000 − 32000 h h KJ = 48000 h sale
neto ,entra
Significa que de los 80000 KJ/h de calor entregados a la casa, 48000 KJ/h de calor son extraídos del aire exterior.