Máximo aprovechamiento del calor

De Laplace

1 Enunciado

Suponga que se tiene un bloque de 10 kg de hierro () a una temperatura de 200°C y se quiere usar para caldear una gran habitación a una temperatura , estando el exterior a 5°C.

1. Si se coloca el bloque directamente en la habitación, calcule el calor que libera al ambiente.
2. Halle la variación de entropía del bloque y del universo en el caso anterior.
3. El calor del bloque puede aprovecharse para producir algún trabajo. Para ello, suponga que cuando el bloque se encuentra a una temperatura T, y libera una cantidad de calor , dicho calor se hace pasar por una máquina reversible que opera entre la temperatura T y la del ambiente. Calcule el trabajo obtenible en este paso y la cantitad total de trabajo que se podría obtener.
4. Compruebe que el trabajo perdido es igual a T₀ΔS_u
5. Si ese trabajo se aprovechara para hacer funcionar una bomba de calor reversible que operara entre el exterior y la habitación, ¿cuánto sería el calor total que se liberaría en la habitación?

2 Calor liberado directamente

3 Variación de entropía