Biofísica 3 Termodinámica (20) OM 14. Segundo Principio

En la figura, los círculos representan seis máquinas cíclicas, que operan entre dos fuentes de temperaturas 800 K y 400 K. Las flechas verticales representan intercambios de calor con las fuentes; las horizontales, de trabajo con el exterior de las máquinas. Sólo una de ellas es posible, debido a que no viola ninguno de los principios termodinámicos. ¿Cuál es?

 

 

ΔU = Q – L (Primer principio)

 

Donde

ΔU = variación de la energía interna = 0 (maquina cíclica)

Q = calor = Qe – Qs

Qe = calor entregado a la maquina

Qs = calor saliente de la maquina

L = trabajo entregado

Reemplazando y despejando L

L = Qe - Qs 

 

 ηm <  ηi  (Segundo principio)

 

donde

ηm = rendimiento de la maquina = L / Qe

ηi = rendimiento de la maquina ideal = 1 – Tf / Tc

Tc = temperatura de la fuente caliente = 800 K

Tf = temperatura de la fuente fría = 400 K 

reemplazando 

ηi = 1 -  400 K / 800 K = 0,5

 

	Falso   Primer principio Qe – Qs = L 100 J – 10 J = 90 J (Verdadero)   Segundo principio ηm < ηi ηm = 90J / 100 J = 0,9 0,9 > 0,5 (Falso)
	Falso   Primer principio Qe – Qs = L 100 J – 100 J = 0 ≠ 100 J (Falso)
	Falso   Primer principio Qe – Qs = L 100 J – 0 J = 100 J (Verdadero)   Segundo principio ηm < ηi ηm = 100J / 100 J = 1 1 > 0,5 (Falso)
	Falso   Primer principio Qe – Qs = L 100 J – (- 10 J) = 110 J  ≠ - 90 J (Falso)
	Falso   Primer principio Qe – Qs = L 100 J – 60 J = 40 J ≠ 30 J (Falso)
	Verdadera   Primer principio Qe – Qs = L 100 J – 80 J = 20 J (Verdadero)   Segundo principio ηm < ηi ηm = 20J / 100 J = 0,2 0,2 <  0,5 (Verdadera)