Biofísica Final Feb 20 T4 – 9 Termodinámica

9. Una maquina térmica trabaja cíclicamente entre dos fuentes, absorbiendo en cada ciclo 1000 J de una fuente a Tc = 400 K, entregando 100 J de trabajo, y cediendo un calor Q a una fuente a Tf = 300 K. Llamando ΔSf  a la variación de entropía de la fuente fría en cada ciclo, indique cuales son las únicas dos opciones correctas entre las siguientes:

a) la maquina opera en ciclos irreversible

b) la maquina opera en ciclos reversibles

c) ΔSf = 2,5 J/K                          d) ΔSf = 3 J/K                         e) ΔSf = 3,33 J/K

 b) y c)                         b) y d)                                 b) y e)

 a) y c)                        █ a) y d)                                 a) y e)

ΔSu = ΔSm + ΔSc + ΔSf

donde

ΔSu = variación entropía del universo

ΔSm = variación entropía maquina = 0 (maquina ciclo)

ΔSc = entropía fuente caliente

ΔSf = variación entropía fuente fría

variación de la entropía de la fuente caliente

ΔSc =  Qc / Tc

Qc = calor cedido por la fuente caliente  = calor cedido por la maquina = - Qc = - 1.000 J

Tc = temperatura de la fuente caliente  = 400 K

reemplazando

ΔSc =  Qc / Tc = – 1.000 J/ 400 K = -2,5 J/K

variación de la entropía de la fuente fría

ΔSf = Qf / Tf

Qf = calor absorbido por la fuente fría = calor cedido por la maquina = Qc – L = 1.000 J – 100 J = 900 J

Tf = temperatura de la fuente fría = 300 K

reemplazando

ΔSf = Qf / Tf =  900 J / 300 K = 3 J/K -------- opción d

Sumando las entropías para calcular la entropía del universo

ΔSu = 0  - 2,5 J/K + 3 J/K = 0,5 J/K > 0

--------- proceso irreversible ------------ opción a)