ETER1_U3_EA_SEMB - Sergio Marquez Barrios

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Termodinámica 1 
ER-ETER1-1802-B2-002 
 
Edgar Daniel de la Rosa Lagunas 
 
Unidad 3 
Segunda ley de la termodinámica 
 
Evidencia de aprendizaje 
Escalando el popo: Solución y reporte final 
 
SERGIO ADRIÁN MÁRQUEZ BARRIOS 
ES172011571 
Noviembre, 2018 
 
 
 
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Resuelve los siguientes ejercicios: 
 
1. Una maquina térmica realiza un trabajo de 8,000 jouls, si se le suministran 
15,000 jouls, cuanto calor desperdicia y ¿Cuánto vale la eficiencia de la 
máquina? 
 
 W = 8000 j 
Qh= 15000 j 
 
Qh=W+Qc ∴ 15000 = 8000 + Qc = 7000 
 
� =
�����
��
=
����� ������ �
����� �
 = 0.53 = 53% 
 
2. Una máquina térmica con una eficiencia de 65% realiza un trabajo de 12,000 
joules, ¿Cuánto calor se le suministra? y ¿Cuánto calor desperdicia? 
 
� = 65% = 0.65 
W=12000 j 
� =
�
��
 ∴ 0.65 =
�����
��
 ∴ �� = 18461.53 � = 
 
� =
�����
��
∴ 0.65 =
�����.������
�����.���
 ∴ ��=6461.53 j 
 
3. Una máquina térmica con una eficiencia del 40%, desperdicia 5,000 jouls de 
calor, ¿Cuánto trabajo realiza? y ¿Cuánto calor se le suministra? 
W=3333.33 
� = 40% 
Qc= 5000 j 
 
� =
�
��
 = 
�ℎ = � + �� = 
e=W/(W+Qc) ∴ 0.4 =
�
������
= 3333.33 j 
�ℎ = 3333.33 + 5000 = 8333.33 � 
 
4. Explica y ejemplifica los postulados de la segunda ley de la Termodinámica. 
- Esta ley de la física expresa que "La cantidad de entropía (magnitud que mide la 
parte de la energía que no se puede utilizar para producir un trabajo) de cualquier 
sistema aislado termodinámicamente tiende a incrementarse con el tiempo". Más 
sencillamente, cuando una parte de un sistema cerrado interacciona con otra 
 
 
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parte, la energía tiende a dividirse por igual, hasta que el sistema alcanza un 
equilibrio térmico. 
- Rudolf Clausius (alemán 1822-1888): Enuncio: “Es imposible construir un 
dispositivo que opere en un ciclo sin que produzca ningún otro efecto que la 
transferencia de calor de un cuerpo de menor temperatura a otro de mayor 
temperatura.” 
- Kelvin-Planck: Enuncio: “Es imposible que un dispositivo que opera en un ciclo 
reciba calor de un solo depósito y produzca una cantidad neta de trabajo.” 
 
5. Calcula la eficiencia de una maquina térmica que opera en las siguientes 
temperaturas, Talta=900 °C, Tbaja=100°C. 
 
T1 = 100°C. = 373.15 
T2 = 900°C. = 1173.15 
 
� = 1 − 
��
��
 = 
���.�� 
1173.15
= 0.681 = 68.1% 
 
6. Si la eficiencia de una máquina térmica es de 30% y la Talta es de 400°C, 
¿Cuánto vale la Tbaja? 
 
� = 30% = 0.30 
T2 = 400°C. = 673.15 
 
� = 1 − 
��
��
 ∴ 0.30 = 1 − 
�� 
���.��
 ∴ �� = 471.205 
 
 
7. Convierte -300°C a Kelvin. 
 
⁰K = ⁰C + 273.15 = -300 + 273.15 = -26.85 
 
El ejercicio 7 está incorrecto, la respuesta correcta es: no existe la temperatura de -300 
Kelvin ya que el mínimo valor de la escala absoluta es 0 Kelvin. 
 
Efectivamente el valor indicado no existe, ya que como usted comenta, 0⁰K inicia su 
valor desde el cero absoluto (-273.15 ⁰C), aclaro que la instrucción de este punto 
indica “convierte”, por lo que la formula fue aplicada al valor solicitado. 
 
 
 
 
 
 
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8. Calcula el flujo de calor para el siguiente proceso reversible 1-3. 
(Termodinámica, Yunus) 
 
 
 
 
T1 = 600 °C = 873.15 ⁰K 
S1 = 0.3 Kj/Kg.K 
 
T2 = 200 °C = 473.15 ⁰K 
S2 = 1 Kj/Kg.K 
 
T3 = 600 °C = 873.15 ⁰K 
S3 = 1 Kj/Kg.K 
 
Qh=(S2-S1)*(T2-T1)/2 
Qh = ((1-0.3)*(473.15-873.15))/2 
Qh = -140 KJ/K 
 
 
9. En el ciclo de Carnot, la expansión isotérmica de un gas tiene lugar a 400 K y 
dicho gas absorbe 500 cal de calor. ¿Cuánto calor se pierde si el sistema 
 
 
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experimenta una compresión isotérmica a 300 K? ¿Cuál es la perdida de calor 
y que trabajo se realiza? 
 
T2=400⁰K . 
Qh=500 cal = 2093.4 J 
T1=300⁰K. 
 
� = 1 − 
��
��
 = 1 − 
��� 
���
= 0.25 = 25% 
 
E=1-(Qc/Qh) 
0.25 = 1-(Qc/2093.4) ∴ �� = 1570.05 � 
 
E=W/Qh 
0.25 = W/500 ∴ W = 125 
 
 
10. Una máquina de Carnot absorbe 1200 cal durante cada ciclo cuando funciona 
entre 500 y 300 K. ¿Cuál es la eficiencia? ¿Cuánto calor es expulsado y 
cuanto trabajo se realiza, en Joules, en cada ciclo? 
 
Qh=1200 cal = 5024.16 J 
T1=300⁰K 
T2=500⁰K 
 
 
� = 1 − 
��
��
 = 1 − 
��� 
���
= 0.4 = 40% 
 
E=1-(Qc/Qh) 
0.4 = 1-(Qc/5024.16) ∴ �� = 3014.496� 
 
E=W/Qh 
0.25 = W/5024.16 ∴ W = 1256.04