¿Salida neta de trabajo de un motor que realiza el ciclo de Carnot?

Mi problema me da una máquina térmica de ciclo de Carnot con agua como fluido de trabajo, con T H , T L , y el hecho de que parte de líquido saturado a vapor saturado en el proceso de calentamiento.

Necesito encontrar la salida de trabajo neta de este motor. Así que mi solución es así:

η H mi = 1 − T L T H

entonces obtengo η H mi . Y entonces también sé que

η H mi = W H mi q H

Ya que mi objetivo es W H mi , sé que tendré que resolver para q H primero. Como tengo el estado y las temperaturas del agua en ambos estados, puedo obtener h H y h L . Yo sé eso h L − h H es una cierta cantidad de energía, y debe ser q H o q L . El problema es que no sé cuál es. Y supongo que es h L − h H porque primero se calienta y luego se enfría. Espero que esto sea correcto.

Sé que el cambio de entalpía es la energía liberada o absorbida por el sistema. En este caso, dado que la temperatura se mueve de mayor a menor, me parece que el sistema está absorbiendo energía y, por lo tanto, esto debe ser q H .

Pero también tiene sentido para mí decir que h L − h H es la energía liberada por el sistema (como en una reacción exotérmica), por lo que puede ser q L también, porque ese es el calor rechazado por el sistema.

Entonces mi pregunta es, para el caso general, ¿cuál es? ¿O es situacional? ¿Su ser q H o q L depender del signo resultante cuando hago mis cálculos? Para este problema, el signo de h L − h H que calculé es positivo. Entonces esto parece calor entrando al sistema y así es q H . ¿Estoy en lo correcto?

¿O estoy completamente en el camino equivocado y debería estar buscando otra solución?

Además, sé que etiqueto esto como tarea (como es la práctica en este sitio para preguntas relacionadas con la tarea), pero en realidad no es una tarea calificada. Solo estoy haciendo problemas.

Respuestas (1)

Dado que la pregunta se publicó hace 10 meses, supongo que el OP ya la olvidó. De todos modos, alguien podría estar interesado en él. Así que aquí está la explicación:

Su fórmula para la eficiencia:

η H mi = W H mi q H

es correcto. Cabe resaltar que W H mi es su producción neta de trabajo y q H es el valor del calor adquirido de la fuente de calor (no la diferencia entre el calor adquirido y el calor liberado; este es exactamente igual a W H mi ).

Generalmente h significa entalpía específica, por lo que si h L y h H significan los valores de entalpía específica antes y después del calentamiento respectivamente, metro ( h H − h L ) es su valor de calor adquirido de la fuente de calor q H , dónde metro es la masa del fluido de trabajo que realiza el ciclo de Carnot. La entalpía específica al final del proceso de calentamiento siempre será mayor que al principio, por lo que metro ( h H − h L ) siempre va a ser positivo.

Si, como Tú dijiste, eres capaz de obtener los valores de h L y h H esta solución funcionará independientemente de los parámetros de los puntos inicial y final: la entalpía específica es una descripción definitiva del estado termodinámico.

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