Caso de ciclo de Carnot

Enunciado

Se tiene un ciclo de Carnot ideal de un gas ideal (γ = 1.4) en el cual la temperatura del foco caliente vale $T_{C}=1200\,\mathrm {K}$ y la del foco frío es Error al representar (SVG (MathML puede ser habilitado mediante un plugin de navegador): respuesta no válida («Math extension cannot connect to Restbase.») del servidor «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle T_F=300\,\mathrm{K}} . Antes de la compresión adiabática el volumen es Error al representar (SVG (MathML puede ser habilitado mediante un plugin de navegador): respuesta no válida («Math extension cannot connect to Restbase.») del servidor «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle V_A=16\,\mathrm{L}} y su presión es Error al representar (SVG (MathML puede ser habilitado mediante un plugin de navegador): respuesta no válida («Math extension cannot connect to Restbase.») del servidor «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle p_A=100\,\mathrm{kPa}} . El volumen en el estado D es Error al representar (SVG (MathML puede ser habilitado mediante un plugin de navegador): respuesta no válida («Math extension cannot connect to Restbase.») del servidor «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle V_D=32\,\mathrm{L}} .

1. Calcule la presión, volumen y temperatura de los estados A, B, C y D.
2. Calcule el calor que entra o sale en cada uno de los cuatro pasos.
3. Halle el trabajo neto de salida a lo largo de un ciclo.
4. Calcule el rendimiento de este ciclo.

Presiones, volúmenes y temperaturas

Estado B

El estado B está relacionado con el estado A a través de la ley de Poisson, que para el volumen y la temperatura es

Error al representar (SVG (MathML puede ser habilitado mediante un plugin de navegador): respuesta no válida («Math extension cannot connect to Restbase.») del servidor «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle T_A V_A^{\gamma-1} = T_B V_B^{\gamma-1}}

lo que nos da

$V_{B}=V_{A}\left({\frac {T_{A}}{T_{B}}}\right)^{1/(\gamma -1)}=16\,\mathrm {L} \left({\frac {300}{1200}}\right)^{2.5}=0.5\,\mathrm {L}$