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c ! " ! # $ % & 'V c( )*() +, -., /,, ( , 0 1 +()( )(2(2,2/('3 *//,/4//+,)0(5 El agua no va hacer combustión por lo que la afirmación es falsa. 'V /),.(4,)/2(,1//+24,,64,1 /2(6,(*)' a generación de 15 kWh de calor a través de un proceso de combustión y la absorción de 15 kWh de calor por un fluido a través de convección. 7'V /),. ( 4,)/ 2(, 1 //+2 /2( 6 4, ( 4,,6,(*)' cn calentador de agua produce 58 kWh de calor y consume 90 kWh de potencia eléctrica. Î'V /),. ( 4,)/ 2(, 1 ( ( 4,, ) /2(6,(*)' a transferencia de 15 kWh de potencia a un alambre de resistencia eléctrica y la producción de 20 kWh de calor. 8'V c()(9+)/2,-.,/.4,,(41:)( 2 8 ,(/+,( ), 4, 4,/0( 3/ / ( /,)0( ,;(.5 3 , 1<5 4(2 1 ( 4,)/ ( / / ( ,+,2,,(..),' El calor no puede ser transferido desde un medio de baja temperatura a uno de temperatura superior, la energía calorífica siempre fluye de mayor calidad a menor, entonces esto no es posible. ='V 3</(40/(,29<,)52(/ 4/' cn depósito de energía térmica es un cuerpo que puede suministrar o absorber cantidades finitas de calor isotérmica. Algunos ejemplos son los océanos, los lagos y la atmósfera. >'V (/, 4,)/ -,(, 4/ ( ( -,( )(()(' 3 4 )(/,,,)(-,()(40/<,)5 Yí, la temperatura del horno se mantiene constante sin importar la cantidad de calor que se transfiere a las patatas.
'V (/, (,29 2(,4, ( /,' 3 * / ( /))0( ) 4,40/<,)5 El aire que rodea el televisor, es decir el aire de la habitación. c ! & ?'V 3/4/.1(*1(<,)4,/(,)-;,((2@(),/)- (40/. 4,,5A41' o. Este motor viola el enunciado de Kelvin-Planck de la segunda ley de la termodinámica' 'V3 *//(/),),9/)///1(/<,)/5 as máquinas térmicas son dispositivos cíclicos que reciben calor de una fuente, convierten parte de este calor en trabajo, y rechazan el resto del calor no utilizado en el proceso. O viceversa, reciben trabajo y transfieren calor a partir del mismo. 'V / )(,/ )( ./ . /( .*/)( )(,/ ,//() <),) 6 / /( +,)(( ) )(,/ /4)/' c()//2,1/)(,. 1(8:// (((+)() B'3/ /(+,)0(12(/6/ ,(*)/5A41' Yí, ya que la energía no fluye desde una fuente de alta calidad a una de menor calidad, sino al revés, por lo tanto no puede tener una eficiencia del 100%. 'V3 */A4,/0(C(D ()E/2(6,(*)5 o es posible que un dispositivo que funciona cíclicamente reciba energía mediante transferencia de calor de una fuente térmica y entregue una cantidad equivalente de trabajo al entorno. 7'V3 ( ( , ), 1 ( ( +)() <,) 4, )( ()/,( ( )0( FG 4,, 6 6 F.G /2( 6 ,(*)5A4),' Yolo a la segunda ley, ningún motor de calor puede tener una eficiencia del 100%. Î'V( /() +,))0( 6 ,/ ,,,/./ 34 ( 1( <,)(,(+)() B5A41 o, se violaría el enunciado de Kelvin-Planck de la segunda ley de la termodinámica.
8'V / +)()/ / / /4// 4,),/ ,. ()6( / 4(/-,<),)/3/*(/4,A4,/0(C(D ()E /2(65A41 o. a limitación de Kelvin-Plank se aplica sólo a los motores de calor, motores que reciben el calor y la conversión algunos de ellos para trabajar. !H H & ='V3 */+,()(,(,+,2,,6(..),5 cn refrigerador elimina el calor de un medio frío, y una bomba de calor entrega calor a un medio caliente. >'V3 */+,()(,(,+,2,,6()()(,,5 cn refrigerador es para eliminar el calor de un espacio refrigerado, mientras que el propósito de un acondicionador de aire es eliminar el calor de un espacio habitado. 'V+()(//4,4/4.,/)+)(/4:(,+,2,, 3 /,6,1(5 Es la cantidad de calor que se transfiere hacia el espacio frío en relación a la cantidad de potencia que se consume, puede ser cualquier número mayor a cero. ?'V+()(//4,4/4.,/)+)(/4:(.. ),3 /,6,1(5 Es la cantidad de calor que se transfiere hacia el ambiente cálido en relación a la cantidad de potencia que se consume, puede ser cualquier número mayor a cero. 'V( ( ,+,2,, ), / ,(/+, ( , (, 4,,F/4),+,2,G(6,4,,F, ))(G'3//()0(/2(6,(*)5A41'I o, ya que se consume trabajo para compensar el hecho de que el calor fluye de menor a mayor calidad. 'Vc(..),1//4,)(,()/(( F)+)( /4:G '8/),..,(,2 '8EJ-(,29 )/ 4, ) EJ- ),) 1 )(/ 3/ / ( )0( 4,,6,(*)5A41 o, ya que la bomba solo transporta la energía de un medio a otro consumiendo trabajo.
'V3 */A4,/0( ///2(6,(*)5 Es imposible que un dispositivo cíclico funcione de tal manera que el único efecto sea transferir calor desde un cuerpo frio a otro de mayor temperatura. 7'V/,1A4,/0(C(D ()E6 ///2(6/( 1(/' En incumplimiento de cualquiera de las dos, lleva como consecuencia al incumplimiento de la otra, por lo tanto se consideran equivalentes. Î'Vc( ,+,2,, ( ( '8' / ), ,+,2,, 1 '8EJ- (,29/4),+,2,4,) EJ-),)1)(/'3/ /()0(4,,6,(*)5A41 o, ya que el refrigerador transporta la energía de un medio a otro consumiendo trabajo. c c & 8'Vc( ((, +, 1 - /,, ( )(, ,//() 1 ' EJ-(,29(),4,)EJ-),)1)(/'3/ /(/,)0(,;(. /((,/,,(1( (4,45A41 Es una maquina de movimiento perpetuo, ya que crea energía. ='V/ )()( )@( 1 4,, , /. )( / )4,'c(((,4(/0;,/,4,,4,)(, +)/'c/()4,/,)4,(,<),)'((,)1 //,)()4,/ 8B*/+)(1(// )(( 4, ,//()/ 1 ( )( 1( )(('3//+,)0( //,*1(( 4,45A41 Es una maquina de movimiento perpetuo, ya que crea energía.
H H & >'Vc(.1//;-). 4,(4(()( )(+,))0(6/(+,; ,/,)'3/4,)//,,/.,,,/.5K/+1/,/4/ o ya que involucra el traslado de calor a través de una temperatura finita.
'V/, 1 / 4,)// 1 ()6( ,))(/ 19)/ ,*4/ /( ,,,/./ )(/,( )./0( ( ;) 2/ (, F4, 4(G6,(()((,,92' a energía generada no es recuperable y se disipa rápidamente. ?'V/,1/4,)//1/(,. 4,;),+/(4,)// (/,//(,,,/./)(/,((//.*))6)(( / 2 -)( 2,, ( , 4/ (, // F4, 4 .,(;)4/)((;),<),)G El trabajo entregado no se puede recuperar, incluso cuando se llega al equilibrio, las pérdidas son cuantiosas. 7 'Vc( .. ( +,9 / ( ( ), */ )( ( / 4,,/))(/)(),(/+,()),'3//( 4,)/,,/.5A41' o, porque la lata no podría transferir calor al ambiente. 7 'V3 , 1< / (,/( / (2(,/ ( / 4,)// ,,/./ ( )( (()/4(2,,5 Porque son más eficientes, los procesos reversibles entregan la mayor cantidad de energía con el menor consumo de la misma. 7 'V3 , 1< ( 4,)/ )4,/0( ( )/ 1., ()/ ( 6, (,,. 1),,/4((4,)/)/1.,5 Porque las moléculas generan una capa de presión difícil de vencer debido a la falta de equilibrio. 77'V3 ,1<(4,)/A4(/0(()/1.,4,)(/,. 1),,/4((4,)/)/1.,5 Porque debido a la falta de equilibrio las moléculas forman una capa de baja presión que dificulta el movimiento. 7Î'V3 0//(2(,,,,/./(,(/6A,(/5 pependen de su relación con la frontera del sistema, si están en el interior o el exterior.
78'V3c( 4,)/,,/. )4,/0( A4(/0( / ()/,( )/ 1.,53c(A4(/0()4,/0()/1.,/()/,( ,,/.5A41' cn proceso reversible de comprensión-expansión esta en cuasi equilibrio, pero un proceso de expansión-compresión puede involucrar irreversibilidades externas y por lo tanto no ser reversible. ! & 7='V3 *//(/),4,)//1)(/6()) ,(5 Expansión isotérmica, expansión adiabática reversible, compresión isotérmica y compresión adiabática reversible. 7>'V3 *//(//+,)(/1/)()()4,()4/ ,(5 El rendimiento térmico de un motor térmico internamente irreversible es siempre menor al rendimiento de un motor térmico internamente reversible, funcionando ambos en las mismas regiones de alta y baja temperatura. 7 'V2(+,-.,/,,(()),,/.1(<,) 1((+)()0,)/1)) ,(4,((, ////4,,'3 0@//+,)0(5 also. El segundo principio de Carnot asegura que ningún ciclo de calor puede tener un rendimiento superior a la eficacia de los Carnot operando entre los mismos límites de temperatura. 7?'V2(+,-.,/,,(()),,/.1(<,) 1 ( / +)() 0,) 1 )) ,( (, / // /4,,'3//(+,)0(,;(.5 Claro. Esta dentro de los corolarios de Carnot. Î 'V3/4/./,,,())1(<,)G,6.G,,/.1/ */ +)( 1 )) ,( 4,( (, / // / 4,,5 o, se violarían los principios de Carnot. c &
Î 'V3L62((,(,+)()(1(<,) ,( 1(/(, L/(, 5 o. Î 'V (/,/4(/<),)/,/14,()((,29/,'c(4( ,). (,29 ( /(1 /, M 6 , ,). )),/ )()(,,/ 1 ( 4,, 2 = M ' 3 * // 4(/<),)/(,*(+)()*/5A41' a que tiene una temperatura de la fuente de 600°C. Esto es verdad porque al ser superior la temperatura a qué se suministra calor al fluido activo de un artefacto de calor, la eficacia termal también es superior. !H H & Î7'V3 0/4(, (,+,2,, ,(5 pisminuyendo TH o aumentando T . ÎÎ'V3 */ */14(,(,+,2,,14,(,/ 4,, 6 L5 Es el Cop que un refrigerador de Carnot tendría. Î8'V((/+,;4,)(/,,(,29(())1(<,) 2( /2,(),4,,(,+,2,,1./,.2(,29/)- 6 ,(/+, +( (,29 1( <,)' 3/ / ( (2(5A41' o. En la realidad, el trabajo consumido por el refrigerador será siempre mayor que el trabajo adicional que produce al devolver calor de desecho, produciendo una disminución en la eficacia térmica. Î='V/*.(/.)1+)()<,)(1(<,)( /(,4,, 1/,)-;),1(<,)' ((/+,;4,(,+)()(4(<),) 2(/2, ,+,2,, 2 (+,( (/ 1 (, )((/, ( (2,,)-;),'3/,9/+,/53 ,1<5 o, en el mejor de los casos el trabajo producido será igual al consumido, pero en la realidad es igual al caso anterior.
Î>'V /. .( 1 +)() <,) / 1(/ <,)/ ( (),(,4,,+((,29'(((((, +)()(4(<),) 2(/2,,(/+,,(,29 ( ( .. ), +( /4(. (,29 ( 4,,*/ (//(/,,(,294(<),)'3< 4(////2,()5A41 o es recomendable, ya que el trabajo producido será igual al consumido por la bomba en el caso más eficiente, para un caso real el trabajo producido será menor al consumido, por lo que se perdería eficiencia.
