Respuestas - Universidad Técnica Particular de Loja

Guía didáctica: Física para las Ciencias Biológicas
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UNIVERSIDAD TÉCNICA PARTICULAR DE LOJA La Universidad Católica de Loja
SEGUNDO BIMESTRE
Como se aprecia en la figura 18.11 del texto básico, una máquina térmica opera entre dos focos
caloríficos: Uno a alta temperatura T caliente del que absorbe el calor Q caliente , y otro a baja temperatura
T frio al que cede el calor Q frio
El trabajo W que genera la máquina, es la diferencia entre el calor absorbido y el calor desechado o
cedido, esto es:
W = Q caliente - Q frio
Como la eficiencia ideal e es el trabajo dividido entre el calor absorbido, es decir:
Sustituyendo W, tenemos:
Tenga presente por otra parte que, la eficiencia de la máquina térmica de Carnot, únicamente depende
de las temperaturas absolutas entre las que opera (ver página 352 del texto básico).
Ahora, revisemos el siguiente ejemplo referido a una máquina térmica.
Ejemplo 22
Una máquina de Carnot funciona entre un foco caliente a 300°C y un foco frío a 30°C. Si absorbe 4000
cal de calor del foco a alta temperatura, determine (a) la eficiencia ideal, (b) el trabajo producido, y (c)
el calor desechado al foco frío.
Desarrollo
Tenemos los siguientes datos:
T caliente = 300°C + 273,15 = 573,15 K
T fría = 30°C + 273,15 = 303,15 K
Q absorbido = 4000 cal = 16 744 J
Primero, determinemos la eficiencia; para lo cual aplicamos la expresión indicada en la página 352 del
texto básico. Es decir:
Sustituyamos los datos, tenemos: