TALLER DE FISICOQUÍMICA

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MOTORES Y FRIGORIFICOS

1.- Un motor térmico realiza el ciclo A-B-C-A mostrado en la figura. Complete la tabla llenando con +, -, o cero según corresponda.

Q W Uf - Ui

A-B +

B-C +

C-A

2.- El ciclo de la figura para un gas ideal se denomina ciclo de Sargent. Si todos los procesos son cuasi estáticos y las capacidades calóricas son constantes, demuestre que la eficiencia de un motor que realiza este ciclo es:

 = 1 -  [ ( T4 - T1 ) / ( T3 - T2 ) ]

3.- La figura representa un ciclo imaginario para un motor que utiliza un gas ideal. Suponiendo que las capacidades calóricas son constantes, demuestre que la eficiencia es:

 = 1 -  [ ( V1 / V2 ) - 1 ] / [ ( P3 / P2 ) - 1 ]

4.- Para el frigorífico de Otto (ver figura), (V2 / V1 ) = r . Si el refrigerante es un mol de gas ideal;

a) Calcule el trabajo realizado por el gas entre 1 y 2 en función de T1 y T2 .

b) Determine el rendimiento del frigorífico en función de r.

5.- Para el frigorífico de Sargent (ver figura), funcionando con un mol de gas ideal, se define r1 = V1 / V2, r2 = V4 / V3.

a) Calcule el trabajo realizado por el gas en el tramo 3-4-1 en función de T1 , T3 y T4 y γ.

b) Determine el rendimiento del frigorífico en función de T1, T4, r1, r2 y γ.

6.- a) Un motor de Carnot opera entre una fuente caliente a 320 oK y una fuente fría a 260 oK. Si el absorbe 500 Joules de calor de la fuente caliente, Cuanto trabajo realizara?

b) Si el mismo motor, operando en reversa, funciona como un refrigerador entre las mismas dos fuentes, cuanto trabajo se debe realizar para extraer 1000 J de calor de la fuente fría?

7.- Para un motor Diesel operado con un gas ideal, encuentre, en términos de γ, rc = V1 / V2 y re = V4 / V3 , su eficiencia en un ciclo.

ENTROPIA Y SEGUNDO PRINCIPIO

8.- Un kilogramo de agua a 274 K se pone en contacto con una fuente de calor a 372 K. Suponiendo que el calor específico del agua líquida permanece constante en 1 cal/gr K, calcule el cambio de entropía del kilogramo de agua.

9.- Un cuerpo de capacidad calórica CP constante, y a temperatura Ti, se pone en contacto con una fuente a una temperatura Tf superior. Mientras el cuerpo alcanza el equilibrio con la fuente la presión permanece constante. Demostrar que el cambio de entropía del universo está dado por:

CP [ x - ln(1+x)]

Donde x = - ( Tf - Ti ) / Tf. Demuestre que este cambio de entropía es positivo.

10.- Una masa m de agua a T1 se mezcla isobárica y adiabática mente con otra masa igual de agua a T2. Demostrar que

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