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Lección 96

Ciclo de carnot en máquina térmica

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Se describe el cálculo del máximo valor posible de trabajo que puede entregar una máquina térmica. En este video se resuelve el siguiente ejercicio: una máquina térmica efectúa 12 ciclos por segundo, en cada ciclo retira 350 joule de una fuente caliente y cede 150 joule a una fuente fría. Determinar: el trabajo realizado en cada ciclo, el rendimiento de cada ciclo y el trabajo total realizado en 12 ciclos. Para resolver este ejercicio lo primero que debemos saber es que las máquinas térmicas trabajan sobre el principio del ciclo de Carnot, el funcionamiento de estas máquinas radica en que se puede tomar calor de una fuente caliente hacia una fuente fría y obtener además un trabajo útil que es el que utiliza la máquina. Para resolver este problema comenzaremos hallando la eficiencia de la máquina utilizando la siguiente ecuación η=1-(Qf/Qc), donde η es la eficiencia, Qc el calor de la fuente caliente y Qf el calor asociado a la fuente fría, y como vemos el enunciado del problema nos da estos valores, sabemos que el calor cedido por la fuente caliente es Qc=350 joules y que el calor recibido por la fuente fría es Qf=150 joules, entonces la eficiencia de la máquina es: η=1-(150J/350J)= 0,571. Una vez hallada la eficiencia utilizamos la siguiente ecuación para hallar el trabajo de la máquina térmica: η =W/Qc, donde W es el trabajo que realiza la máquina térmica, entonces despejando el trabajo tenemos que este es igual a: W1= ηQc=(0,571)(350J)=200J, este es el trabajo efectuado por la máquina en un solo ciclo, para hallar el trabajo total realizado en 12 ciclos simplemente se multiplica el resultado anterior por 12, es decir: WT = 12 W1=(12)(200J)=2400J.
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