Biofísica 3. Termodinámica 42 Segundo principio

Segundo principio 42. Un refrigerador recibe trabajo a razón de 370 W de potencia y extrae del congelador 21,2 kcal/min.

Esquema de una maquina térmica

a. Calcular cuánto calor cede al ambiente en una hora, suponiendo que la máquina realiza un número entero de ciclos en ese lapso.

Primer principio de la termodinámica

ΔU = Q_N  - L

donde

ΔU = variación de la energía interna (ciclo) = 0

Q_N = calor neto = Q₂ (calor absorbido) – Q₁ (calor cedido)

Q₁ (calor cedido) = ¿??

Q₂ (calor absorbido) = 21,2 kcal/min * 60 min = 1.272 kcal

L = trabajo (recibido) = - 370 W = - 370 J/seg * (1/4,187 J/cal) * (3600 seg) = - 318 kcal

Reemplazando y despejando Q₁

Q₁ = 1.272 kcal – ( -318 kcal) = 500 J - 100 J = 1.590 kcal  < -------  calor cedido

b.  Calcular la eficiencia del refrigerador, definida como el cociente entre la cantidad de calor extraída de la fuente fría y el trabajo recibido por el refrigerador en el mismo tiempo (en valor absoluto).

Definición de eficiencia

e  = | Q₂ | / | L |

donde

e = eficiencia = ¿??

Q₂  = Calor absorbido = 1.272 kcal

L  = trabajo entregado = 318 kcal

Reemplazando

e = 1.272 kcal / 318 kcal = 4 < -------  eficiencia