Preguntas Conceptuales
4.1 Procesos reversibles e irreversibles
Indique un ejemplo de un proceso que ocurra en la naturaleza y que sea lo más parecido a un proceso reversible.
4.2 Máquinas térmicas
Explique en términos prácticos por qué la eficiencia se define como
4.3 Refrigeradores y bombas de calor
¿Es posible que el rendimiento de una máquina reversible sea superior a 1,0? ¿Es posible que el coeficiente de rendimiento de un refrigerador reversible sea inferior a 1,0?
4.4 Enunciados de la segunda ley de la termodinámica
En el texto demostramos que si la declaración de Clausius es falsa, la de Kelvin también debe serlo. Ahora demuestre lo contrario, de manera que si la declaración de Kelvin es falsa, se deduce que la de Clausius es falsa.
¿Por qué no hacemos funcionar los transatlánticos extrayendo el calor del océano o los aviones extrayendo el calor de la atmósfera?
Discuta las ventajas e inconvenientes prácticos de las bombas de calor y la calefacción eléctrica.
La producción de energía de una bomba de calor es mayor que la energía utilizada para su funcionamiento. ¿Por qué esta declaración no viola la primera ley de la termodinámica?
Especule por qué las centrales eléctricas nucleares son menos eficientes que las de combustibles fósiles basándose en argumentos de temperatura.
Un gas ideal pasa del estado al estado cuando se le permite expandirse libremente. ¿Es posible representar el proceso real en un diagrama pV? Explique.
4.5 El ciclo de Carnot
Para aumentar el rendimiento de una máquina de Carnot ¿se debe aumentar o disminuir la temperatura del reservorio caliente? ¿Y el reservorio frío?
¿Cómo se podría diseñar una máquina de Carnot con el de rendimiento?
4.6 Entropía
¿La entropía de una máquina de Carnot aumenta en cada ciclo?
¿Es posible que un sistema tenga un cambio de entropía si no absorbe ni emite calor durante una transición reversible? ¿Qué ocurre si el proceso es irreversible?
4.7 Entropía a escala microscópica
Los cambios de entropía de los sistemas en los siguientes procesos, ¿son positivos o negativos? (a) vapor de agua que se condensa en una superficie fría; (b) gas en un recipiente que se escapa a la atmósfera circundante; (c) un cubito de hielo que se derrite en un vaso de agua tibia; (d) el agua tibia de la parte (c); (e) una máquina térmica real que realiza un ciclo; (f) alimentos enfriados en un refrigerador.