Ejercicio de tecnología industrial. Máquinas frigoríficas.
4. El interior de un congelador emplea una máquina frigorífica que funciona de acuerdo al Ciclo de Carnot y cuyo esquema se muestra a continuación.
El interior del congelador se mantiene a la temperatura de –18°C. En esta máquina el compresor desarrolla un trabajo de 145 J cada ciclo. Se sabe que la eficiencia de la máquina es 7,5. Se pide:
A. Explica qué es Q1, Q2, T1, T2, W, cuál es la relación entre Q1, Q2 y W y cuál es la definición de eficiencia.
B. Calcula el valor de la temperatura ambiente en el exterior del congelador.
C. ¿Cuál es el calor eliminado del interior del congelador? Expresa su valor en calorías.
1 Respuesta
De acuerdo al gráfico que tiene el problema... podes difinir:
Q1 = Energia calorica emitida a la fuente caliente por ciclo
Q2= Energia calorica extraida de la fuente fria por ciclo
T1 = Temperatura de la fuente caliente......................T2= Temperatura de la fuente fria.
W= Trabajo necesario para extraer el calor de la fuente fria y llevarlo a la fuente caliente / ciclo.
Relaciones :
Q1 = W + Q2 .................O sea Energia calorica emitida a la fuente caliente por ciclo = Trabajo mecanico entregado por el compresor por ciclo + Energia calorica extraida de la fuente fria por ciclo
Eficiencia = Q2 / ( Q1 - Q2) = T2 / (T1 - T2)
B) Temperatura ambiente( fuente caliente) T1
De la fórmula de eficiencia y con los datos que te dan planteas:
255 / T1 - 255 = 7.50.....................( 273° - 18°=255 ....en ° Kelvin. )
Depejas y llegas a que T1 = temperatura de la fuente caliente = 289°K=16°C
C) ¿Cuál es el calor eliminado del interior del congelador?
De la Eficiencia = Q2/W .............Q2= 7.50 x 145 Joule/ciclo = 1087.5 Joule/ ciclo
En calorías ...(1087.5 Joules / ciclo) por 1 cal/4.184 Joules = 260 cal/ ciclo.
