EjerciciosFyQ

Ciclo de Carnot: temperatura de la fuente y potencia de la máquina (7132)

F_y_Q — 2021-04-21T05:19:03Z

Una máquina térmica con eficiencia de trabaja en un ciclo de Carnot. El calor sale de la máquina hacia un sumidero a , a razón de . Determina la temperatura de la fuente y la potencia de la maquina térmica.

El rendimiento de la máquina está relacionado con las temperaturas de la fuente y el sumidero:

Sustituyes y calculas:

El calor de la fuente y del sumidero también se relacionan con el rendimiento de la máquina del mismo modo que la temperatura. El calor de la fuente es:

La potencia de la máquina es el producto del calor de la fuente por el rendimiento de la misma:

Descarga el enunciado y la resolución del problema en formato EDICO si lo necesitas.

Zonas de alta y baja temperatura en motores de combustión y vapor (6730)

F_y_Q — 2020-08-09T07:29:52Z

Cuáles son las áreas de alta temperatura y de baja temperatura en: a) un motor de combustión interna y b) un motor de vapor. En sentido estricto, ¿son depósitos de calor?

a) En un motor de combustión la zona de alta temperatura es la cámara donde se mezcla el combustible y el aire y se produce la ignición. La zona de baja temperatura son los alrededores del cilindro, que es hacia donde escapan los gases calientes de la combustión.

b) En un motor de vapor, la zona de alta temperatura es la caldera donde se encuentra la mezcla de agua y vapor de agua, mientras que la zona de baja temperatura es el condensador, donde se produce el cambio de fase del agua.

No son depósitos de calor porque el calor no se almacena y porque la temperatura de las zonas calientes en ambos motores no están a temperatura constante.

Calor por segundo cedido por una máquina térmica a partir de su eficiencia (6729)

F_y_Q — 2020-08-09T07:19:09Z

Cierta planta eléctrica entrega 580 MW de potencia eléctrica. Estima la descarga de calor por segundo, si se supone que la planta tiene una eficiencia del .

La eficiencia de una máquina térmica es el cociente entre el trabajo que realiza la máquina y el calor que entre al sistema. Este calor que entra se puede escribir como la suma del trabajo realizado por la máquina y el calor que se cede al ambiente, si aplicas la ley de la conservación de la energía:

Si despejas de la expresión el valor del calor cedido al ambiente y sustituyes:

Trabajo que hay que suministrar a una máquina térmica (6633)

F_y_Q — 2020-06-07T08:53:34Z

Una bomba de calor obtiene calor de un depósito de agua a y lo entrega a un sistema de tubería en una casa a . La energía necesaria para operar la bomba de calor es aproximadamente el doble de la que se requiere para accionar una bomba de Carnot. ¿Cuánto trabajo mecánico hay que proporcionar a la bomba para que entregue de energía calorífica a la vivienda?

Quizás la mejor manera de abordar el problema sea tratarlo como una bomba de Carnot y calcular el trabajo que habría que dar y luego considerar que la máquina precisa el doble del trabajo calculado.

El coeficente de rendimiento de una máquina térmica (COP) se puede calcular a partir de las temperaturas del foco caliente y el foco frío pero, y esto es muy importante, expresando siempre las temperaturas en escala absoluta:

Este coeficiente de rendimiento se puede definir como el cociente entre la energía calorífica suministrada y el trabajo hecho sobre la máquina en cada ciclo. Puedes despejar el valor del trabajo y calcular:

Recuerda que el trabajo es el doble que el trabajo calculado para la máquina de Carnot: