En este ejemplo de los problemas resueltos para ejercicios de práctica del tema de La segunda ley de la termodinámica, es importante tener en cuenta el uso correcto de la fórmula, es por eso que se realizan los ejercicios paso a paso con su solución correspondiente. Recuerde que con este tipo de ejemplos el alumno podrá corroborar su respuesta y verificar si ha llegado al mismo resultado. 😊👇

Nivel de Dificultad: ⭐⭐

 Problema 5.- ¿Cuál es la eficiencia de una máquina térmica a la que se le suministran 7×10⁴ calorías de las cuales 2×10⁴ se pierden por transferencia de calor al ambiente? Calcular también la cantidad de trabajo producida en Joules. 

Problema de la segunda ley de la termodinámica

Solución:

Si leemos nuevamente el ejercicio o problema, nos daremos cuenta que nos piden calcular la eficiencia de una máquina térmica que recibe calor y así mismo disipa una parte, nos piden también calcular la cantidad de trabajo que ésta máquina produce, veamos los datos y empecemos a resolver el ejercicio 😀

  • Calcular la eficiencia
  • Calcular el trabajo producido en unidades de Joules

Datos:

\displaystyle {{Q}_{1}}=7x{{10}^{4}}cal

\displaystyle {{Q}_{2}}=2x{{10}^{4}}cal

a) Obteniendo la eficiencia térmica

Para poder obtener la eficiencia, recordemos que podemos usar la siguiente fórmula:

\displaystyle \eta =1-\frac{{{Q}_{2}}}{{{Q}_{1}}}

Podemos convertir en Joules si deseamos las cantidades, pero no importa ya que nos dará el mismo resultado. Entonces lo manejaremos en unidades de Calorías.

\displaystyle \eta =1-\frac{{{Q}_{2}}}{{{Q}_{1}}}=1-\frac{2x{{10}^{4}}cal}{7x{{10}^{4}}cal}=1-0.286=0.714

Ahora multiplicamos los 0.714 por 100, para obtener la eficiencia en porcentaje.

\displaystyle \eta =\left( 0.714 \right)\left( 100 \right)=71.4%

Es decir que tenemos una eficiencia térmica del 71.4%

b) Calcular el trabajo producido (en Joules)

El trabajo producido es la diferencia entre el calor que se le suministra y el calor que se disipa a la naturaleza. Entonces:

\displaystyle W={{Q}_{1}}-{{Q}_{2}}=7x{{10}^{4}}cal-2x{{10}^{4}}cal=5x{{10}^{4}}cal

Ahora esa diferencia la vamos a convertir a Joules:

\displaystyle W=5x{{10}^{4}}cal\left( \frac{4.2J}{1cal} \right)=2.1x{{10}^{5}}J

Entonces el trabajo producido es de 2.1×10^5 Joules.