Elegí tu próximo tema.

Tomá como sistema el fluido de trabajo encerrado en la máquina. Al completar cada ciclo vuelve al estado inicial: conserva la masa y no acumula energía ni entropía. Las temperaturas del enunciado son de las fuentes, no estados del fluido; faltan sus $P$, $v$, $u$ y $s$, por lo que no corresponde llenar una tabla numérica de propiedades ni asignar una calidad $x$.

Tomá $Q_i>0$ hacia la máquina y $W>0$ cuando sale. Para un ciclo cerrado no hay acumulación; el balance de energía permite calcular dos trabajos candidatos, todavía sin decidir cuál cumple la segunda ley.

Ahora aplicá el balance de entropía. No se conocen las temperaturas de frontera de la máquina, pero sí las de las fuentes isotermas: en el conjunto máquina más fuentes cada fuente cambia $-Q_i/T_i$. La generación total debe ser no negativa. La opción $Q_2=+750\,\mathrm{kcal}$ viola esta condición.

$Q_2=+750\,\mathrm{kcal}$ es físicamente imposible.

Solo queda $Q_2=-750\,\mathrm{kcal}$. Retomá el trabajo ya obtenido con energía: es negativo y debe suministrarse a la máquina. Como extrae $150\,\mathrm{kcal}$ de la fuente fría, funciona como frigorífica.

a) Máquina frigorífica. b) Consume $1600\,\mathrm{kcal}$ de trabajo por ciclo.

Para el conjunto máquina y tres fuentes, el aumento de entropía de las fuentes es la generación total. El valor positivo prueba que el proceso completo es irreversible; no atribuye esa generación íntegra al fluido, pues las temperaturas de frontera de la máquina no se conocen.

c) El ciclo es irreversible.