2ºtermodinamica

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[pic 1]

i) se dilata isotérmicamente hasta duplicar su volumen

ii) se comprime a presión constante hasta su volumen inicial.

iii) se calienta a volumen constante hasta que alcanza la presión original.

a) Determine el calor y el trabajo involucrados en cada etapa del ciclo.

b) Calcule el rendimiento del ciclo.

c) Compare el rendimiento con el de una máquina de Carnot que trabaja entre las temperaturas T1 y T3

4) a) Estado 1: V=4l; T=600K; P=4atm;

Estado 2: V=2V1=8l; T600K; P=?

Estado 3: V=4l;P=P2; T=?

Proceso 1->2 Expansión isotérmica => Q=-W=-P1V1 ln(v2/v1);

W=-4 . 4 . ln(8/4)=-11,09 l atm = 11,09 l atm . 101,325 J/l atm =1123,73 J

W=-1123,73J => Q=-W; Q=1123,73J

Proceso 2->3 Compresión isobárica; CP=7/2R; R=8,31 J/molK

W23 = − P2(V3 − V2)

P2 aplicando la ley de Boyle P1V1=P2V2 => P2=P1V1/V2=4 atm . 4l /8l= 2atm

W23 = − P2(V3 − V2)= - 2 (4-8)= 8 l atm = 8 l atm . 101,325 J/l atm =810,8J

W23 =810,8J

Del proceso 1-> W=-nRT ln(V2/V1)=> -1123,73 =n . 8,31 . 600 . ln2 = - . -3456,03=>n=-1123,73/-3456,03=0,33 mol

PV=nRT =>2 atm . 4l = 0,33 mol . 0,082 l atm/molK . T=>T= 8 / 0,02706 =295,63 ≈ 300k

Q=n . CP . ΔT = 0,33 . ((7/2)8,31) . (300-600)=-2879,41J

Q=-2879,41J

Proceso 3->1 Proceso Isocorico; Cv=5/2R

W=0

Q=n cv ΔT=0,33 ((5/2)8,31) (600-300)=2056,73J

Q=2056,73J

b) Rendimiento

Wneto= W12 + W23 +W31 = -1123,73 + 810,8 + 0= -312,93 J

Qsuministrado= Q12 +Q31 = 1123,73 + 2056,73= 3180,46 J

ᶯ = |Wneto|/|Qsum.|= 312,93/3180,46= 0,098 ≈ 10%

c)Comparar con el ciclo T1; T3

ε=1-T3/T1=1-300/600=0,5->Eficacia es del 50%

5) Analice si las siguientes afirmaciones e indique si son verdaderas o falsas. Cuando sea falsa, justifique su respuesta orientada al óptimo funcionamiento del aparato.

a) En toberas y difusores hay transferencia de calor pero no de trabajo. F= No hay Transferencia de calor ni de trabajo, se usan para modificar la velocidad de los fluidos.

b) En bombas de calor no ideales el fluido de trabajo gana energía interna a costa del calor perdido. V

c) En los compresores ideales se transfiere trabajo pero no calor. V

d) En los intercambiadores de calor ideales ocurre transferencia de energía en forma de calor entre los fluidos en contacto y los alrededores. V

NOTA: cite al final de su respuesta las fuentes consultadas para responder este punto

BIBLIOGRAFIA:

Material de la materia

https://issuu.com/fsalazar2011/docs/t303