Biofísica 2 P Jul 24 TA - 1. Termodinámica

El esquema representa una maquina térmica cuyo rendimiento es la mitad del rendimiento ideal. Calcule

 

 a.     El trabajo L entregado por la máquina y el calor Q cedido a la fuente fría.

 

ηi = 1 – Tf / Tc

 

Donde

ηi = rendimiento ideal

Tc = temperatura de la fuente caliente = 500 K

Tf  = temperatura de la fuente fría = 300 K

 

Reemplazando

ηi = 1 – 300 K / 500 K = 0,40

 

η = L / Qc

 

Donde

η = rendimiento = ηi / 2 = 0,40 /2 = 0,20

L = trabajo

Qc = calor absorbido de la fuente caliente = 60 J

 

Reemplazando y despejando L

L = η Qc = 0,20 * 60 J = 12 J

 

Qc = L + Qf

 

Donde

Qf = calor cedido a la fuente fría

Reemplazando y despejando

Qf = Qc – L = 60 J – 12 J = 48 J

 

 

b.     La variación de entropía del universo en cada ciclo

 

∆Su = ∆Sf + ∆Sc + ∆Sm

 

Donde

∆Su = variación de la entropía del universo

∆Sf = variación de la entropía de la fuente fría = Qf / Tf

∆Sc = variación de la entropía de la fuente caliente = - Qc / Tc

∆Sm = variación de la entropía de la maquina térmica = 0 (ciclo)

 

Reemplazando

∆Su = Qf / Tf – Qc/ Tc + 0 = 48 J / 300 K – 60 J / 500 K = 0,04 J / K