Refrigerador alimentado por una máquina térmica

De Laplace

1 Enunciado

Un refrigerador que funciona entre una temperatura de -23 °C y la temperatura ambiente de 27 °C posee un coeficiente de desempeño de 3. Para hacer funcionar este refrigerador se emplea una máquina térmica que funciona entre 227 °C y la misma temperatura ambiente, la cual tiene un rendimiento de 0.2. Todo el trabajo producido por la máquina térmica se emplea en hacer funcionar el refrigerador.

1. Definimos la eficiencia del conjunto máquina más refrigerador como el calor extraído del foco frío dividido por el calor que es necesario extraer del foco caliente, ¿cuál es la eficiencia del conjunto?
2. Si se necesitan extraer 100 J por segundo del foco frío, ¿cuánto calor hay que extraer del foco caliente para hacer funcionar el sistema? ¿Cuánto trabajo realiza en la unidad de tiempo la máquina sobre el refrigerador?
3. Calcule la producción de entropía en la unidad de tiempo debida a este conjunto.
4. Si tanto el refrigerador como la máquina térmica fueran máquinas de Carnot, ¿cuál sería la eficiencia máxima del conjunto? ¿Qué calor sería necesario sacar del foco caliente en ese caso para extraer 100 J/s del foco frío?

2 Eficiencia del conjunto

3 Calor y trabajo necesarios

4 Producción de entropía

5 Eficiencia máxima