Con este tercer problema de Segunda Ley de la Termodinámica, el alumno finalmente refuerza el uso de la fórmula utilizando los despejes que se pueden lograr, así comprender definitivamente el concepto de eficiencia térmica y las variables que podemos utilizar como el calor, o la temperatura y esto resuelve todo tipo de problemas que se puede encontrar en algún examen o tarea. 😊👇

Nivel de Dificultad: ⭐⭐

 Problema 7.- Determinar la temperatura en °C de la fuente fría en una máquina térmica cuya eficiencia es del 36% y la temperatura en la fuente caliente es de 310°C 

problemas de la segunda ley de la termodinámica

Solución:

Al igual que el ejemplo 6, en este problema contamos solamente con el dato de la temperatura inicial que son 310°C, pero también contamos con la eficiencia térmica de la máquina por lo que debemos de saber que lo único que necesitamos hacer es despejar a la temperatura final de la fórmula. Pero primero necesitamos recopilar nuestros datos:

  • Obtener la temperatura en °C

Datos:

\displaystyle {{T}_{1}}=310{}^\circ C+273=583K

η = 36%

a) Obtener la temperatura en °C

Recordemos que tenemos la siguiente fórmula de la eficiencia térmica:

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

Despejamos a T2 (temperatura final)

\displaystyle {{T}_{2}}={{T}_{1}}\left( 1-\eta \right)

Ahora si podemos sustituir los datos en nuestra fórmula:

\displaystyle {{T}_{2}}=583\left( 1-0.36 \right)

Nota: Recuerde que la eficiencia en porcentajes, debemos dividirlo sobre 100, en este ejemplo 36/100 = 0.36

Realizamos las operaciones

\displaystyle {{T}_{2}}=583\left( 0.64 \right)

\displaystyle {{T}_{2}}=373.12K

Entonces tenemos la temperatura final de 373.12K

Convirtiendo la temperatura final a grados Celcius

\displaystyle {{T}_{2}}=373.12K-273=100.12{}^\circ C

Por lo que el resultado es de 100.12°C

Resultado:

\displaystyle {{T}_{2}}=100.12{}^\circ C