Problema 2 · Física Aplicada a Farmacia UB 2021

Tema: Primer principi de la termodinàmica i gasos ideals · Del examen Avaluació continuada de Física Aplicada a Farmàcia (Gener 2021) (2021)

Enunciado

Problema 2 (10 punts). Cicle termodinàmic de tres etapes amb gas heli

Es disposa d'un gas heli ( $\gamma = 1{,}67$ ) en un estat inicial 1 definit per una pressió $P_1 = 16\text{ bar}$ , un volum $V_1 = 1\text{ L}$ i una temperatura $T_1 = 600\text{ K}$ .

El gas s'expandeix isotèrmicament fins a un volum $V_2 = 4\text{ L}$ (estat 2). Tot seguit, es comprimeix a pressió constant (procés isobàric) fins a un estat 3 tal que una compressió adiabàtica reversible posterior torna el gas directament al seu estat inicial 1 (vegeu el diagrama):

Considerant que totes les etapes són reversibles, determineu:

El volum i la temperatura del gas a l'estat 3 (després de la compressió isobàrica).

El treball posat en joc en cadascuna de les tres etapes i el treball net del cicle. (Criteri termodinàmic $W = -\int P\,dV$ ):

El rendiment tèrmic del cicle:

(adimensional o expressat en %)

Enunciado: Problema 2 · Física Aplicada a Farmacia UB 2021

Solución

Según los criterios oficiales de corrección

a. El volum del gas a l'estat 3 ( $V_3$ ):

Solución: $2{,}29$ L / $0{,}00229$ m³

a. La temperatura del gas a l'estat 3 ( $T_3$ ):

Solución: $344$ K / $71$ °C

b. El treball posat en joc a l'etapa $1 \to 2$ ( $W_{1\to 2}$ ):

Solución: $-22{,}2$ bar·L / $-2220$ J / $-2{,}22$ kJ

b. El treball posat en joc a l'etapa $2 \to 3$ ( $W_{2\to 3}$ ):

Solución: $+6{,}84$ bar·L / $+684$ J / $+0{,}684$ kJ

b. El treball posat en joc a l'etapa $3 \to 1$ ( $W_{3\to 1}$ ):

Solución: $+10{,}3$ bar·L / $+1030$ J / $+1{,}03$ kJ

b. El treball net del cicle ( $W_{\text{net}}$ ):

Solución: $-5{,}06$ bar·L / $-506$ J / $-0{,}506$ kJ

c. El rendiment tèrmic del cicle ( $\varepsilon$ ):

Solución: $0{,}228$ / $22{,}8$ %

La explicación paso a paso, hecha con IA, es Premium. Premium

Resuélvelo aquí mismo: corrección automática, pistas y solución paso a paso.

‹ Pregunta 4 · 2021 · Pregunta 8 · 2021 ›

Problema 2 · Física Aplicada a Farmacia UB 2021

Enunciado

Solución

Más ejercicios de Primer principi de la termodinàmica i gasos ideals