Una máquina térmica

1. Una máquina térmica que trabaja entre dos focos térmicos a 100 K y 500 K, absorbe en cada ciclo 1000 J de calor del foco caliente. Si su rendimiento es del 20%.

¿La máquina funciona reversible o irreversiblemente?

Determinar la variación de entropía del fluido de trabajo de la máquina, de sus alrededores y del universo en cada ciclo

2. Un refrigerador de Carnot funciona con 18 moles de un gas ideal monoatómico, realizando ciclos de 2 s. Las temperaturas de los focos son 450 K y 150 K y consume una potencia de 60 kW.

Dibuja el ciclo en un diagrama p - V especificando las transformaciones que lo componen. Calcula la eficiencia

Calcula el calor intercambiado en cada etapa y la relación entre los volúmenes en la compresión isoterma.

Calcula la variación de entropía del gas en cada transformación y en el ciclo. Calcula la variación de entropía del Universo

3. Entropía:

S = k ln = 2.303 k log

Donde:

k = R/No = 1.38 x 10-23 Julios/K (R es la constante de los gases y No es el número de Avogadro.

= se define como los diferentes arreglos microscópicos que corresponden a un estado macroscópico. Nos permite decidir cuanto más probable es un estado sobre otro. Aumenta para un cabio que es espontáneo y es mayor para una situación más probable que para una menos probable.

Si la probabilidad termodinámica para un mol de propano a 500 K y 1 atm es , determine la entropía.

Solución:

Como , entonces

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