Acondicionador de trabajo

1. Un aparato de aire acondicionado absorbe calor de su embobinado de enfriamiento a 16ºC y libera calor al exterior a 52ºC.

Q2= Calor transferido 52oC Q1= Calor absorbido 16oC W= trabajo gastado

C OP=Q_2/W

El refrigerador es una máquina de Carnot funcionando a la inversa.

Q_1/Q_2 =T_1/T_2

(273.17+16)/(273.17+52)=289.17/325.17=0.88928

¿Cuál es el máximo rendimiento del aparato?

C OP=1/(1-0.88928)=9.0317

¿Si el rendimiento real es de la tercera parte del valor máximo y si el aparato remueve 8 x 104 J de energía calórica cada segundo, ¿qué potencia debe desarrollar su motor?

Si el C OP= 9.0317 / 3 = 3.0105 y P =8 x 104 J

C OP=Q_2/W=(W+Q_1)/W

W=P_1/(C OP-1)

W= 8 x 104 J / 3.0105 – 1 = 8 x 104 J / 2.0105

W= 39791.096

2. Se dan dos máquinas de Carnot acopladas, la máquina A opera entre los reservorios T1= 1100K yT2= 800K y la máquina B entre T2= 800K y T3= 400K. Sabiendo que el reservorio T1suministra 1500 Joules de calor al sistema, calcular:

Máquina A Máquina B

T1=1100 K Q=1500J T2=800K

T2=800K T3=400K

La eficiencia de cada máquina y del sistema

e=T_2/(T_1-T_2 )

Maquina A e= 800/(1100-800 =800/300

e=2.6666

Maquina B e= 400/(800-400 = 400/400

e=1

El trabajo de cada máquina y el total del sistema

W=Q_2 (T_1-T_2)/T_1

Maquina A W=1500J (1100-800)/1100 =1500 X 0.2727

W=409.0909

Maquina B W=1500J (800-400)/80 =1500 X 0.5

W=750

3, En un determinado refrigerador las serpentinas de baja temperatura están a -14°C y el gas comprimido en el condensador tiene una temperatura de 30°C. Considerando que trabaja con el ciclo de Carnot. ¿Cuál es su rendimiento teórico?

T1=14ºC = 287.15ºK T2=30ºC = 303.15 ºK

e=T_2/(T_1-T_2 )

e= 303.15°K/ (303.15°K-287.15°K) =303.15 / 16

e=18.9468%

4. Una máquina térmica realiza 320 J de trabajo en cada ciclo y tiene una eficiencia de 30%. Para cada ciclo de operación.

¿Cuánto calor s absorbe?

Q2= Calor absorbido W=Trabajo 320J n=Eficiencia 0.3 Q1= Calor cedido

n=W/Q_2 P ⇒ Q_2=W/n

Q_2=320J/0.3

Q2 = 320J / 0.3

Q2=1066.666 J

¿Cuánto calor se libera?

Q_1=Q_2-W

Q1=1066.666 J – 320 J

Q1=746.666

5. Cierta máquina tiene una potencia de salida de 5kW y una eficiencia de 25%. Si la máquina libera 8000J de calor en cada ciclo, encuentre:

El calor absorbido en cada ciclo

n= eficiencia % (0.25%) Q1= Calor cedido (8000) P=5Kw=5000w Q2= Calor absorbido

W=(Q_(1 )∙n)/(1-n)

W_= (0.25 X 8000J)/(1-0.25)

W=2666.666

Q_(2 )=W+Q_1

Q2=2666.666 + 8000

Q2=10666.666

El tiempo para cada ciclo.

t=W/P

t=2666.666/5000

t=0.53333s

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