Page 443 - Física Tippens: Conceptos y Aplicaciones, Séptima Edición Revisada

20.29. Una máquina de Carnot absorbe 1200 cal duran­ 20.33. ¿Cuánto calor se extrae del recipiente frío si el com­
te cada ciclo cuando funciona entre 500 y 300 K. presor de un refrigerador realiza 180 J de trabajo
¿Cuál es la eficiencia? ¿Cuánto calor es expulsado en cada ciclo? El coeficiente de rendimiento es 4.0.
y cuánto trabajo se realiza, en joules, durante cada ¿Cuánto calor se expulsa hacia el recipiente calien­
ciclo? Resp. 40%, 720 cal, 2010 J te? Resp. 720 J, 900 J
20.30. La eficiencia real de un motor es 60% de su eficien­ 20.34. Un refrigerador ideal extrae 400 J de calor de un re­
cia ideal. El motor opera entre las temperaturas de cipiente a 200 K y expulsa calor hacia un recipien­
460 y 290 K. ¿Cuánto trabajo se realiza en cada ci­ te a 500 K. ¿Cuál es el coeficiente de rendimiento
clo si 1600 J de calor son absorbidos? ideal y cuánto trabajo se realiza en cada ciclo?
20.31. Un refrigerador extrae 400 J de calor de una caja en *20.35. Un refrigerador de Carnot tiene un coeficiente de
cada ciclo y expulsa 600 J hacia un recipiente a alta rendimiento de 2.33. Si el compresor realiza 600 J
temperatura. ¿Cuál es el coeficiente de rendimien­ de trabajo en cada ciclo, ¿cuántos joules de calor
to? Resp. 2.00 son extraídos del recipiente frío y cuántos son arro­
20.32. El coeficiente de rendimiento de un refrigerador es jados al medio? Resp. 1400 J, 2000 J
5.0. ¿Cuánto calor se desecha si el compresor reali­
za 200 J de trabajo durante cada ciclo?

Problemas adicionales

20.36. En un proceso termodinámico se suministran 200 Btu 20.39. ¿Cuál es el trabajo neto realizado por el proceso
para producir una expansión isobárica bajo una pre­ ABCA descrito en la figura 20.19? Resp. 304 J
sión de 100 lb/in2. La energía interna del sistema no
cambia. ¿Cuál es el aumento de volumen del gas?
20.37. Una muestra de gas de 100 cm3 a la presión de 100
kPa se calienta isocóricamente desde el punto A hasta
el punto B hasta que su presión es de 300 kPa. Después
se expande isobáricamente hasta el punto C, donde su
volumen es de 400 cm3. La presión vuelve entonces a
100 kPa en el punto D, sin cambio de volumen. Por
último, regresa a su estado original en el punto A. Tra­
ce el diagrama P-V para este ciclo. ¿Cuál es el trabajo
neto realizado en todo el ciclo? Resp. 60 J
20.38. Calcule el trabajo neto realizado por un gas al pasar
por todo el ciclo que aparece en la figura 20.18.

Figura 20.19
*20.40. Un motor real funciona entre 327 y 0°C y tiene una
3 C potencia de salida de 8 kW. ¿Cuál es la eficiencia
2 X 1 0 5 P a
ideal de este motor? ¿Cuánta potencia se desperdi­
cia si la eficiencia real es de sólo 25%?
*20.41. La eficiencia de Otto de un motor de gasolina es
><
\ < de 50% y la constante adiabática de 1.4. Calcule la
razón de compresión. Resp. 5.66
*20.42. Una bomba de calor obtiene calor de un depósito de
agua a 41 °F y lo entrega a un sistema de tubería en
1 X 10 5 P a
A D una casa a 78°F. La energía necesaria para operar
la bomba de calor es aproximadamente el doble de la
que se requiere para accionar una bomba de Carnot.
¿Cuánto trabajo mecánico hay que proporcionar a
2 L 5 L la bomba para que entregue 1 X 106 Btu de energía
Figura 20.18 calorífica a la vivienda?

424 Capítulo 20 Resumen y repaso