De forma similar al ejemplo anterior, en este problema de Segunda Ley de la Termodinámica, debemos reforzar el concepto principal que es la utilización correcta de la fórmula, recuerde que con este ejercicio lo terminará de comprender, no olvide que con estos ejercicios se proporciona la solución paso a paso del ejemplo y nuevamente el alumno comprueba sus resultados de manera correcta y concisa. 😊👇

Nivel de Dificultad: ⭐⭐

Problema 6.- En una máquina térmica se emplea vapor producido por la caldera a 230°C, mismo que después de ser utilizado para realizar trabajo es expulsado al ambiente a una temperatura de 102°C. Calcular la eficiencia máxima de la máquina expresada en porcentaje 

ejercicio de la segunda ley de la termodinámica

Solución:

Si leemos el problema, nos damos cuenta que solo contamos con temperaturas, y nada de calor como los ejemplos anteriores, la forma de solución de este problema la podemos realizar aplicando la fórmula que relaciona la eficiencia con las temperaturas, tal como veremos a continuación, mientras recopilemos nuestros datos. Recuerde que las temperaturas deben manejarse en escala absoluta.

  • Obtener la eficiencia máxima expresada en porcentajes

Datos:

\displaystyle {{T}_{1}}=230{}^\circ C+273=503K

\displaystyle {{T}_{2}}=102{}^\circ C+273=375K

a) Obtener la eficiencia máxima

La fórmula que emplearemos será la siguiente:

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

Sustituyendo nuestros datos en la fórmula, obtenemos:

\displaystyle \eta =1-\frac{375K}{503K}=1-0.746=0.254

Como el resultado no los piden en porcentajes, lo multiplicamos por 100

\displaystyle \eta =100\left( 0.254 \right)=25.4%

Por lo que la eficiencia es de 25.4% 

Resultado:

\displaystyle \eta =5.4%