Exercici d'ampliació cicles termodinàmics
Una màquina tèrmica funciona com un motor Stirling, entre dues isotermes (una a 500 ºC i un altre a 30 ºC) i dos isocòriques (una a 5 litres i un altre a 1 litre). Per fer aquest cicle disposem de 0,2 mols de gas de Cv = 15 J/ºC.mol
a) Quines pressions tenia al principi i al final de la expansió? Quin treball ha realitzat el gas, i quina calor ha rebut?. Si no fos un gas ideal, variaria l’energia interna si el procés fos quasi-estàtic? Perquè?. I si fos el procés ràpid i amb un gas real?
b) Si ara el gas baixa de temperatura fins arribar als 30 ºC, quin treball rep o dóna el gas? Quina quantitat de calor absorbeix o cedeix?
c) Mentre està en contacte amb el focus fred, el gas es comprimeix fins el volum inicial. Quin és el treball realitzat? Quina és el calor absorbida?.
d) Al tornar a l’estat inicial, quina calor cedeix?
e) Amb totes les dades calculades abans, troba el treball net realitzat, el calor absorbit, i el calor cedit. Comproba que el calor absorbit és igual al treball net més el calor cedit.
f) Troba el rendiment per una màquina de Carnot que funcioni entre aquestes temperatures.
(R= 0,082 atm.l/ºK.mol = 8,314 J/ºK.mol)