Guía 7: Segunda ley de la termodinámica 1. Una maquina térmica absorbe 360 J de calor y realiza un trabajo de 25 J en cada ciclo. Encuentre: a. La eficiencia de la máquina. b. El calor liberado en cada ciclo. 2. Una maquina térmica realiza 200 J de trabajo en cada ciclo y tiene una eficiencia del 30%. Para cada ciclo de operación: a. Cuanto calor absorbe? b. Cuanto calor se libera? 3. Un refrigerador tiene un coeficiente de rendimiento (CDR) igual a 5. Si el refrigerador absorbe 120 J de calor de una fuente fría en cada ciclo, encuentre: a. El trabajo realizado en cada ciclo. b. El calor liberado hacia la fuente caliente. 4. La eficiencia de una máquina de Carnot es del 30%. La máquina absorbe 800 J de calor de una fuente caliente a 500 K. Determine: a. El calor liberado por ciclo. b. La temperatura de la fuente fría. 5. Una maquina térmica opera en un ciclo de Carnot entre 80°C y 350°C. Absorbe 2x104 J de calor de la fuente caliente por ciclo. Cada ciclo dura 1 s. a. Cuál es la máxima potencia de salida de la maquina? b. Cuanto calor libera en cada ciclo? 6. La eficiencia de una planta nuclear de 1000 MW es del 33%, es decir se liberan 2000 MW de calor al medio ambiente por cada 1000 MW de energía eléctrica producida. Si se utiliza un rio con una rapidez de flujo de agua de 106 kg/s para eliminar el exceso de calor, cuál será el aumento de temperatura promedio del rio? 7. Una planta generadora de electricidad tiene una potencia de salida de 500 MW. La planta usa vapor a 200 °C y agua de salida a 40°C. Si el sistema opera con la mita del máximo rendimiento de un ciclo de Carnot ideal: a. Con que rapidez se libera calor al medio ambiente? b. Si el calor desechado va a un rio con una rapidez de flujo de 1,2x106 kg/s, Cual es el aumento de temperatura del rio?

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8. Para las siguientes máquinas completar la información faltante y calificarlas como: a. reversible, irreversible e imposible.

9. Una bomba de calor impulsada por un motor eléctrico absorbe calor del exterior a 5°C, y libera calor en el interior en forma de aire caliente a 40°C. a. Cuál es el máximo coeficiente de realización o rendimiento (CDR) de la bomba de calor? b. Si el coeficiente de operación actual es de 3,2 que fracción del trabajo teórico máximo (energía eléctrica) se realiza?

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