Cuestión IB1 · Tecnología e Ingeniería II PAU Murcia Extraordinaria 2025

a) Explicar el funcionamiento de un motor térmico según un ciclo ideal de Carnot

Solución: El ciclo de Carnot es un ciclo termodinámico ideal y reversible compuesto por cuatro etapas sucesivas: 1. Expansión isotérmica a la temperatura del foco caliente ($T_H$): el gas absorbe calor $Q_H$ del foco caliente y se expande realizando trabajo. 2. Expansión adiabática: el gas continúa expandiéndose sin intercambio de calor, disminuyendo su temperatura desde $T_H$ hasta la del foco frío $T_C$. 3. Compresión isotérmica a la temperatura del foco frío ($T_C$): se cede calor $Q_C$ al foco frío mientras se comprime el gas recibiendo trabajo del exterior. 4. Compresión adiabática: el gas se comprime sin transferir calor, aumentando su temperatura hasta alcanzar de nuevo el estado inicial a $T_H$.

a) Representar gráficamente el ciclo de Carnot en un diagrama p - v

Solución: Diagrama $p-v$ que muestra un ciclo cerrado en sentido horario: - Curva 1-2: expansión isotérmica a $T_H$ (pendiente moderada decreciente hacia la derecha). - Curva 2-3: expansión adiabática (pendiente más pronunciada decreciente hacia la derecha). - Curva 3-4: compresión isotérmica a $T_C$ (curva creciente hacia la izquierda). - Curva 4-1: compresión adiabática (curva de mayor pendiente creciente hacia la izquierda hasta cerrar el ciclo).

b) Definir el rendimiento en un motor térmico según el ciclo de trabajo del apartado anterior

Solución: $\eta = \frac{W}{Q_H} = 1 - \frac{Q_C}{Q_H} = 1 - \frac{T_C}{T_H}$

b) Evaluar el rendimiento para un motor que opera entre $150\,^\circ\text{C}$ y $800\,^\circ\text{C}$

Solución: $0{,}606$ / $60{,}6\,\%$