Producción de entropía en un frigorífico real
De Laplace
(→Eficiencia del refrigerador) |
(→Eficiencia del refrigerador) |
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<center><math>\eta_{real}=\frac{|Q_f|}{W_{real}}=\frac{360 \frac{\mathrm{kJ}}{\mathrm{min}} \frac{1\textrm{min}}{60\textrm{s}}}{2 \mathrm{kJ/s}}=3</math></center> | <center><math>\eta_{real}=\frac{|Q_f|}{W_{real}}=\frac{360 \frac{\mathrm{kJ}}{\mathrm{min}} \frac{1\textrm{min}}{60\textrm{s}}}{2 \mathrm{kJ/s}}=3</math></center> | ||
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| + | Esta eficiencia se encuentra dentro del rango de valores típicos del COP para refrigeradores reales. | ||
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| + | Por otra lado, sabemos que para un refrigerador ideal la eficiencia es una función exclusivamente de las temperaturas del foco frío y del foco caliente: | ||
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| + | <center><math>\eta_{ideal}=\frac{T_f}{T_c-T_f}=\frac{277 \mathrm{K}}{23 \mathrm{K}}=12.0</math></center> | ||
===Potencia extra consumida=== | ===Potencia extra consumida=== | ||
===Entropía generada=== | ===Entropía generada=== | ||
Revisión de 13:02 14 may 2009
Contenido |
1 Enunciado
Para mantener su interior a 4°C en una habitación que se encuentra a 27 °C un refrigerador ha de extraer 360 kJ/min de su interior. Si la entrada de potencia requerida por el refrigerador es 2 kW, determine:
- Eficiencia del refrigerador. Compárela con la eficiencia de un refrigerador ideal (reversible) que trabaje entre los mismos focos térmicos.
- Potencia extra que consume este frigorífico respecto a uno ideal que extraiga la misma energía de su interior.
- Entropía generada por segundo en el universo por la operación del frigorífico real.
2 Solución
2.1 Eficiencia del refrigerador
La eficiencia de un refrigerador se expresa habitualmente en términos del coeficiente de operación (COP), denotado por COPR. También se utiliza a veces la letra η. USaremos esta última notación en este problema.
La eficiencia de un refrigerador es el calor extraído del foco frío dividido por el trabajo requerido para hacer funcionar el refrigerador. Por supuesto esta definición es igualmente válida cuando se emplea el calor extraido y el trabajo requerido por unidad de tiempo. Entonces para nuestro refrigerador tenemos:
Esta eficiencia se encuentra dentro del rango de valores típicos del COP para refrigeradores reales.
Por otra lado, sabemos que para un refrigerador ideal la eficiencia es una función exclusivamente de las temperaturas del foco frío y del foco caliente:
