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UNIDAD 1: FASE 4 - DESARROLLAR Y PRESENTAR EJERCICIOS UNIDAD 2

ESTUDIANTE Diego Estrada Tunarosa

Grupo del curso: 201015A_471

Presentado a: Ana Ilva Capera

UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA INGENIERIA AMBIENTAL CURSO: TERMODINÁMICA ABRIL 2018

1. La entropía de una patata horneada caliente disminuye al enfriarse. ¿Es ésta una violación del principio del incremento de entropía? Explique. 2. Calcule la eficiencia térmica de un ciclo de Carnot que opera entre dos depósitos térmicos a 320 °C y a una temperatura que será asignada por su tutor. 3. Un refrigerador que se usa para enfriar alimentos en una tienda de abarrotes debe producir 10,000 kJ de efecto de enfriamiento, y tiene un coeficiente de desempeño que será asignado por su tutor. ¿Cuántos kilowatts de potencia necesitará este refrigerador para operar? 4. Se transfiere calor, en una cantidad de kJ que será asignada por su tutor, directamente de un depósito caliente a 1.200 K a un depósito frío a 600 K. Calcule el cambio de entropía de los dos depósitos y determine si se satisface el principio de incremento de entropía. 5. Calcular la variación de entropía si la temperatura de 1 mol de gas ideal aumenta de 100ºK a una temperatura definida por su tutor para cada uno de los siguientes casos: a) Si el volumen es constante. b) Si la presión es constante. Asuma Cv = (3/2) R.

SOLUCION

1. Punto Respuesta: al principio de incremento de entropía, No se presenta violación ya que, en la entropía, el aire contiguo crece aún más durante el proceso, en el cual se va haciendo el cambio de entropía total en el cual se presenta positivo. El segundo principio en termodinámica este determina: " que la cantidad de entropía del universo este tiende a incrementarse en el tiempo. La Entropía; el valor en termodinámica el cual nos indica el grado de desorden el cual es molecular en un sistema. 2. Punto la eficiencia se calcula a partir de la temperatura, donde se aplican las siguientes ecuaciones: n=Th-Tc Th Donde podemos encontrar que: TH = temperatura del foco caliente. TC = temperatura del foco frio. N = eficiencia del ciclo Carnot. Se tiene una temperatura la cual es T= 350 ºC. Por tanto, si se asigna una segunda temperatura, asumiendo que fue T = 220 ºC, podemos decir que: Th = 350ºC Tc = 220ºC Empleando la ecuación N° (1) obtenemos: n= (350 ºC - 220 ºC) / 350 ºC = 0.4285°c · 100% = 42,85 % 𝐧=

−Q2 Q1

n=

1−220ºC 350ºC

= 0,6285

3. Punto

ecuaciòn del coeficente de desempeño

COP =

Q neta Wneto

10.000kj 𝐤𝐣 = 𝟐. 𝟕𝟕 h 𝐬 Q neta Wneto = COP

Wneto=

2.77 kj Wneto= 1.85 kw 1.5

El refrigerador necesitaría un total de 1.85 kW para operar 4. punto En la naturaleza se puede observar como un cuerpo caliente o de temperatura mayor (T₁) transfiere calor a un cuerpo frío o de menor temperatura (T₂). Esta transferencia de calor produce un cambio de entropía (ΔS) en ambos cuerpos, disminuyendo la entropía (ΔS₁) en el de mayor temperatura y aumentando la entropía en el de menor temperatura (ΔS₂) - El cambio de entropía entre uno y otro de los cuerpos, está dada por las sucesivas expresiones: ΔS₁ = - Q /T₁ (𝑒𝑐𝑢𝑎𝑐𝑖ó𝑛1) y S₂ = + Q /T₂ (𝑒𝑐𝑢𝑎𝑐𝑖ó𝑛2) ΔS₁ = - 150 kJ/1200 °K ⇒ ΔS₁ = - 0,125 kJ/°K ΔS₂ = + 150 kJ/600°K

⇒ ΔS₂ = + 0,25 kJ/°K

- El cambio de Entropía Neta (ΔSn) entre los ambos cuerpos, vienen dada por la relación de: ΔSn = Q (T₁ - T₂) / T₁ x T₂ (𝑒𝑐𝑢𝑎𝑐𝑖ó𝑛3) - Reemplazo

ΔSn=150 kJ (1200 °K - 600 °K) / (1200°K x 600°K) ⇒ ΔSn = 0,125 kJ - De las derivaciones obtenidas se pueden concluir que la existe de un incremento en la entropía cuando ambos cuerpos son iguales a 0,125 kJ. 5. Calcular la variación de entropía si la temperatura de 1 mol de gas ideal aumenta de 100ºK a una temperatura definida por su tutor para cada uno de los siguientes casos: a) Si el volumen es constante. b) Si la presión es constante. Asuma Cv = (3/2) R.

Solución ΔS₁ = - Q /T₁ (ecuación1) y S₂ = + Q /T₂ (ecuación2) ΔS₁ = - 500 °k /1200 °K ⇒ ΔS₁ = - 0,0833 °k/°K ΔS₂ = + 100 °k/500°K

⇒ ΔS₂ = + 0,2 °k/°K

- El cambio de Entropía (ΔSn) entre ambos, vienen dada por la relación de: ΔSn = Q (T₁ - T₂) / T₁ x T₂ (𝑒𝑐𝑢𝑎𝑐𝑖ó𝑛3) - Reemplazo ΔSn=500 °k (1200 °K - 500 °K) / (1200°Kx500°K) ⇒ΔSn = 291,66 °k