SEGUNDO PRINCIPIO DE LA TERMODINÁMICA.

1. En un Carnot, descrito por un mol de un gas ideal diatómico, la temperatura más elevada es 500 K y el trabajo en la expansión adiabática. 4.180 J. Calcular el rendimiento.

2. Un gas ideal pasa del estado inicial P = 100 atm., V = 1 L al estado P = 4 atm., V = 5L a través de dos procesos. Uno de ellos cumple la ecuación:

P = 124 - 24V y el otro  Representar los dos procesos en un diagrama PV. Hallar el trabajo y la variación de entropía en cada proceso.

3. Calcular la variación de entropía del sistema constituido por 50 g de hielo a O ºC y 200 g de agua a 10 ºC cuando se les mezcla. El proceso es a presión atmosférica normal. L = 80 cal/g.

4. Una nevera funciona según un ciclo de Carnot fabricando 5 Kg. de hielo por hora partiendo de agua a 0 ºC. Si la temperatura exterior es 27 ºC, hallar factor de eficacia y potencia del motor.

5. Diez moles de un gas perfecto monoatómico incrementan su entropía en 20 cal/ K a la vez que su presión se duplica. Si la temperatura inicial era de 27 ºC, ¿cual es su temperatura final?

6. En un recipiente de aluminio de 250 g que contiene 200 g de agua a –10 ºC se introducen 100 g de vapor de agua a 100 ºC. Hallar la temperatura final de la mezcla y el aumento de entropía del proceso. c_Al = 0.22 cal/g·K ;c_hielo = 0.5 cal/g·K; Lf = 80 cal/g Lv = 540 cal/g

7. Demostrar que el rendimiento del ciclo de Joule de la figura es

8. Un gas ideal, g = 7/5, describe el siguiente ciclo: punto 1 a 10 atm y 1 L, la transformación de 1 a 2 se realiza a volumen constante siendo el calor absorbido de 610 cal, la transformación de 2 a 3 es a presión constante siendo el trabajo realizado por el gas de 20 atm·L; de 3 a 4 el gas se expande hasta que su presión es la inicial, cumpliéndose en cada instante de la transformación P = K V + K' donde K y K' son constantes, P es la presión y V es volumen, siendo el trabajo realizado de 15 atm·L, por último vuelve al punto inicial con una transformación a presión constante siendo el trabajo realizado por el exterior sobre el gas 20 atm·L. Hacer el diagrama PV del ciclo, W, Q, DU y DS de cada transformación y rendimiento.

9. Una máquina describe un ciclo Diesel con una sustancia activa de g = 1,35. Durante la dilatación isobárica se aporta calor al ciclo con lo que se eleva la temperatura a 1.600 ºC en el estado en que finaliza ésta. Si la relación de compresión es 14 y en el estado inicial (el de más baja presión ) p = 1 atm, t = 70 ºC y V = 0,2 m³, hallar Q, W, DU , DS en cada transformación y rendimiento. ¿Qué rendimiento tendría un Carnot que trabajara en el mismo intervalo de temperaturas?     R = 0,071 cal / g·K      C_p = 0,271 cal/g·K.

10. Una máquina térmica describe un ciclo Otto con una sustancia activa de g = 1,4. Si la relación de compresión es 4, el calor de la combustión aporta 20 Kcal/ciclo, y en el estado inicial (el de más baja presión ) p = 1 atm, t = 20 ºC. hallar el calor cedido en cada ciclo y el rendimiento. ¿Qué potencia tendrá la máquina si realiza 300 ciclos por minuto ?

11. Un gas perfecto monoatómico describe el ciclo de la figura, estando el punto 1 a una P₁, T₁, V₁. Hallar el rendimiento del ciclo en función de N> 1.