CAPITULO 15. SEGUNDA LEY DE LA TERMODINAMICA Y ... - DGEO

Cap. 15. Segunda ley de la termodinámicaratura, por lo que la eficiencia es siempre menor que la unidad. En la mayoríade los casos prácticos, la fuente fría se encuentra a temperatura ambiente. Porlo tanto, se intenta aumentar la eficiencia elevando la temperatura de la fuentecálida. Todas las máquinas reales son menos eficientes que una máquina deCarnot, ya que siempre están presentes dificultades prácticas como la friccióny las pérdidas de calor por conducción.Ejemplo 15.3. Una máquina de vapor tiene una caldera que opera a 500 K. Elcalor transforma el agua en vapor, el cual mueve un pistón. La temperatura deescape es la del aire exterior, de unos 300 K. Calcular la eficiencia térmica deesta máquina de vapor.Solución: la eficiencia térmica máxima de una máquina que opere entre esasdos temperaturas, es la de Carnot:TF300eC= 1 − = 1−= 0.4 ó 40%T 500CEjemplo 15.4. La máxima eficiencia teórica de un motor de gasolina basada enun ciclo de Carnot, es de 30%. Si el motor libera sus gases a la atmósfera, a300 K, calcular la temperatura del cilindro inmediatamente después de lacombustión. Si la máquina absorbe 850 J de calor de la fuente de calor en cadaciclo, calcular el trabajo que puede realizar en cada ciclo.Solución: usando la eficiencia de Carnot para encontrar T C :eTCCT= 1−TFC⇒ TC300= = 429K1−0.3TF=1−eCPara calcular el trabajo se puede usar la ecuación:WeC = ⇒ W = eCQC= 0 .3×850 = 255JQC440