BIBLIOTECA FOCUS

Elegí tu próximo tema.

8 materias · 89 temas · 412 ejercicios

ELEGÍ CÓMO QUERÉS ESTUDIAR

Abrí la sección que necesitás.

Ejercicio gratuito de Ciclos Termodinámicos

Leé el enunciado y abrí cada paso de la resolución.

EJERCICIO GRATUITO

Trabajo y rendimiento de un ciclo rectangular

Un gas recorre en sentido horario un ciclo rectangular en un diagrama P–V entre presiones de 100 y 300 kPa y volúmenes de 0,010 y 0,030 m³. Recibe 10 kJ de calor durante las etapas de entrada de calor.

Calculá el trabajo neto, el rendimiento térmico y el calor total rechazado.

Intentá resolverlo antes de abrir los pasos.

Esquema del planteo: Ciclo horario, Diagrama P–V, Calor de entrada. Datos: P: 100–300 kPa; V: 0,010–0,030 m³; Qₑ = 10 kJ.
Deslizá para ver el esquema completo →

Razonalo paso a paso.

1. Definí el sistema y la convención

Tomá como sistema el gas durante un ciclo completo. El eje horizontal del diagrama es el volumen creciente y el vertical la presión creciente. Considerá positivo el trabajo hecho por el gas.

+V: →,+P: ↑,ΔUciclo=0+V:\ \rightarrow,\qquad +P:\ \uparrow,\qquad \Delta U_{\mathrm{ciclo}}=0
2. Determiná el signo del trabajo

El recorrido horario encierra un área positiva en el diagrama de presión contra volumen: el gas entrega trabajo neto.

Wneto=∮P dV>0W_{\mathrm{neto}}=\oint P\,dV>0
3. Calculá el trabajo

El área encerrada es el producto de los cambios de presión y volumen.

Wneto=(300−100) kPa (0,030−0,010) m3=4,0 kJW_{\mathrm{neto}}=(300-100)\,\mathrm{kPa}\,(0{,}030-0{,}010)\,\mathrm{m^3}=4{,}0\,\mathrm{kJ}
4. Hallá el rendimiento

Dividí el trabajo útil por el calor recibido.

η=WnetoQentrada=410=0,40=40%\eta=\frac{W_{\mathrm{neto}}}{Q_{\mathrm{entrada}}}=\frac4{10}=0{,}40=40\%
5. Cerrá el balance de energía

Al volver al estado inicial, la energía interna no cambia. El calor neto recibido iguala al trabajo neto.

Qentrada−Qrechazado=Wneto⟹Qrechazado=6,0 kJQ_{\mathrm{entrada}}-Q_{\mathrm{rechazado}}=W_{\mathrm{neto}}\quad\Longrightarrow\quad Q_{\mathrm{rechazado}}=6{,}0\,\mathrm{kJ}