Entropia y Segundo Principio de la Termodinámica

Un recipiente cilíndrico cerrado, de paredes impermeables al calor, está dividido en dos partes iguales por un émbolo sin rozamiento, también impermeable al calor. En cada compartimento hay un gas ideal, biatómico e inicialmente ambos están a T=27 ^oC y P=71 cm de Hg. El volumen total del cilindro es V=10 l. El compartimento de la izquierda lleva un sistema de calefacción que permite calentar el gas que hay en él. Se acciona este sistema y se triplica así la presión P₁=3P. Calcular: a) las temperaturas y volúmenes finales de los dos compartimentos; b) la cantidad de calor absorbida por el gas de la izquierda; c) el incremento de entropía del conjunto. Tómese 1 atm=101324.72 N/m².

Problema de Entropia y Segundo Principio de la Termodinámica.

El dispositivo de la figura está constituido por un cilindro adiabático provisto de un pistón, también adiabático. Un tabique metálico interior M, de masa despreciable y buen conductor del calor, lo divide en dos partes A y B. Inicialmente el tabique metálico está cubierto por una superficie adiabática y los recintos A y B contienen cada uno 1 mol de un mismo gas ideal monoatómico (c_v=12.47 J/molK) a la presión de 101.3 kPa y temperaturas de 1500 K (A) y 373 K (B). Se elimina la superficie adiabática que cubre M y al mismo tiempo, el gas contenido en A se comprime cuasiestática e isotérmicamente (1500 K). Cuando la temperatura del gas B alcanza también los 1500 K se detiene el proceso de compresión. Calcúlese: a) el trabajo de compresión isoterma realizado sobre el gas que ocupa el recinto A; b) el valor final de la presión en los recintos A y B; c) las variaciones de entropía de los gases contenidos en A y B, de la placa metálica M y del Universo. Constante de los gases perfectos: R=8.31 J/molK.

Problema de Entropia y Segundo Principio de la Termodinámica.

Demostrar que el rendimiento del ciclo de Carnot sólo depende de las temperaturas del foco frío y caliente.

Cuestion de Entropia y Segundo Principio de la Termodinámica.

Un mol de un gas perfecto se expansiona isotérmicamente a 27 ^oC desde un volumen inicial de 2 l hasta uno final de 8 l. Calcular la variación de energía interna, de entalpía y de entropía. R=2 cal/molK.

Problema de Entropia y Segundo Principio de la Termodinámica.

En un ciclo de Diesel el aire se comprime adiabáticamente desde un estado a hasta otro b, se calienta después a presión constante hasta c, se expande adiabáticamente hasta d y por último se enfría a volumen constante hasta a. Considera un ciclo Diesel que se inicia con 0.8 l de aire (γ=1.4) a 300 K y 10⁵ N/m². Si la temperatura en el punto c es T_c=1100 K y en el paso de a a b el volumen se reduce 20 veces: a) dibuja el ciclo Diesel; b) determina presión, volumen y temperatura en todos los puntos del ciclo; c) calcula la variación de energía interna, de calor y de trabajo en cada rama del ciclo.

Problema de Entropia y Segundo Principio de la Termodinámica. Aparece en la convocatoria de JUN1999.

¿Por qué no es suficiente la primera ley de la termodinámica y es necesario formular la segunda ley?

Cuestion de Entropia y Segundo Principio de la Termodinámica.

Un cilindro contiene un gas ideal a la presión de 2 atm, siendo el volumen de 5 l a la temperatura de 250 K. El gas se calienta a volumen constante hasta una presión de 4 atm y a continuación a presión constante hasta una temperatura de 650 K. Calcular el calor absorbido por el gas durante estos procesos. Después se enfría el gas a volumen constante hasta que recupera su presión inicial y luego a presión constante hasta volver al estado inicial. Calcular el calor cedido durante el ciclo. C_v=21 J/molK; R=0.082 atml/molK=8.3 J/molK.

Problema de Entropia y Segundo Principio de la Termodinámica.

Demostrar que el rendimiento de una máquina de Carnot depende exclusivamente de las temperaturas de los focos frío y caliente.

Cuestion de Entropia y Segundo Principio de la Termodinámica.

Imagine un filtro de aire especial colocado en la ventana de una casa. El filtro sólo permite la salida de moléculas cuya velocidad sea mayor que un cierto valor y sólo permite la entrada de moléculas cuya rapidez sea menor que ese valor. Explique cómo variaría la temperatura de la casa. ¿Sería compatible ese filtro con la segunda ley de la termodinámica? Justifíquense las respuestas.

Cuestion de Entropia y Segundo Principio de la Termodinámica.

Dos gases diferentes, supuestos perfectos, ocupan recipientes distintos y están a la misma presión y temperatura. Suponiendo constante la temperatura, calcular la variación de entropía del sistema cuando se ponen en comunicación ambos recipientes. Datos: n₁=1 mol; n₂=3 moles; R=2 cal/molK.

Problema de Entropia y Segundo Principio de la Termodinámica.