Actividad 5. Segunda ley de la termodinámica.

Actividad 5. Segunda ley de la termodinámica.

1.- Un motor a gasolina utiliza 12000 Joules de calor para producir 3200 Joules de trabajo por ciclo. El calor proviene de quemar gasolina que tiene un calor de combustión Lc = 42000 Joules/Kg. Realiza los siguientes puntos:

a) Calcula la eficiencia térmica del sistema.

W = Qc – Qf

e = W = 1 - Qf

Qc Qc

e = W = 3200 j = 0.26667 j

Qc 12000

b) ¿Cuánto calor se pierde en cada ciclo?

W = Qc – Qf

Qf = Qc – W

Qf = 12000 – 3200 = 8800 j

C) ¿Que masa de gasolina se quema en cada ciclo?

Qc = mLc

m = Qc = 12000 = 0.28571 kg

Lc 42000

d) Si el motor opera a 60 ciclos/seg determine la potencia de salida en kW y en Hp.

P = W = 60 * 3200 = 192 KW

t 1000 s

Hp = 257.37265416

2.- Una máquina de Carnot opera idealmente entre 475 °C y 125 °C con un suministro de calor de 200 Joules/ciclo. Resuelve lo siguiente:

a) ¿Cuál es el número mínimo de ciclos que se requieren para que la máquina pueda levantar un peso de 400 Kg hasta una altura de 75 m?

a – b – Expande isotérmicamente

Q = Qc (+) W (+)

b – c – Expande adiabáticamente - Tf

Q = 0 W (+)

c – d – Comprime isotérmicamente

Q = Qf (-) W (-)

d – q – Comprime adiabáticamente - Tc

Q = 0 W (-)

W = mgh Qf = Tf

Qc Tc

W = Qc + Qf

Wt = mgh = (400) (9.8) (75) = 2.94 x 105 j

Qf = - Qc Tf = - (200) 125 + 273.15 = - 106.44

Tc 475 + 273.15

W = Qf + Qc = - 106.44 + 200 = 93. 56 j (W por ciclos)

Wt = 2.94 x 105 = 3141.0 ciclos

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