Question

Un gas ideal al realizar un ciclo de Carnot reversible absorbe 1000 cal a 400 K.
Continuando, se expande adiabáticamente hasta 300 K, donde expulsa una
determinada cantidad de calor isotérmicamente. De 300 K regresa finalmente por un
proceso adiabático a su estado inicial.
Calcular:
a) El ΔS para cada uno de los cuatro pasos
b) El calor expulsado a 300 K
c) El trabajo máximo realizado por el ciclo.

Answer 1

Respuesta:

A) S(1-2)= 0,4 cal/k

S(2-3)= 0

S(3-4)= 0,4 cal/k

B) Qf= 120 cal

C) Wmax= 880 cal

Explicación:

A) Entropía (S) (1-2)= Qc/Tc = 1000 cal/ 400 k = 0,4 cal/k

Entropía (S) (2-3)= 0 (ISOENTROPICO)

Entropía (S) (3-4)= Qf/Tf = Qc/Tc = 0,4 cal/k

-> en donde:

entropia (S) (1-2)= Entropía (S) (1-2)

Entonces:

B) 0,4 ca/k = Qf/ Tf

0,4 ca/k = Qf/ 300k

Qf = 120 cal

C) Wmax= lQcl - lQfl = 1000 cal - 120 cal = 880 cal

Answer 2

a)  El  ΔS1= 2,5 Kilocal/K

ΔS2= 0

ΔS3= 2,5 Kilocal/K

ΔS4= 2,5 Kilocal/K

En el ciclo de Carnot se cumplen cuatro etapas

Etapa 1 proceso de absorción de calor isotérmico

delta U=0

Qabsorbido= 1000 Kcal

T1= 400 K

delta S1= Qc/T1

delta S1= 1000 Kcal/400=2,5 Kcal/K

Etapa 2 proceso expansión adiabatica por lo que Q2=0

delta S 2 =Q2/T2

delta S2 =0/300=0

Etapa 3 proceso expulsión de calor isotermicamente

Q rechazado=(T2/T1) *Qc

Q rechazado=(300/400) *1000= 750 Kilocal

delta S3= Q3/T3

delta S3= 750 Kilocalorias/300 K= 2,5 Kcal/K

etapa 4 compresión adiabatica a 300 K

delta S4= Q4/T4.       Q4=0

delta S4= 0/300 =0

b) el calor expulsado a 300 K

Q expulsado= (T2/T1) *Qc= 300/400 *1000 Kilocal

Q expulsado= 750 Kilocalorias

c) el trabajo maximo realizado por el ciclo

W= ( 1- T2/T1)* Qc

W= ( 1- 300/400) * 1000 Kilocal

W= 250 Kilocal

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