Problema 12.5.7

Una quantità m di N₂, che si trova nelle seguenti condizioni iniziali: p₁=5,0atm, V₁=10litri, t₁=627°C, assorbe a pressione costante la quantità di calore Q_1,2=4230cal.

Quindi viene raffreddato a volume costante fino allo stato 3 che appartiene alla adiabatica passante per lo stato 1.

Infine ritorna alle condizioni iniziali lungo l’adiabatica 3,1.

Calcolare le coordinate termodinamiche degli stati 1, 2, 3 ed il rendimento η del ciclo; i lavori delle singole trasformazioni L_1,2, L_2,3, L_3,1 e del ciclo L_c; le variazioni di energia interna delle singole trasformazioni ΔU_1,2, ΔU_2,3, ΔU_3,1 e le variazioni di entropia nelle stesse.

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Vedi Problema 12.5.1 e si supponga il ciclo reversibile.     p (atm) V (l) T (K) Stato 1 n=p1V1/RT1 T1=900K n=0,68moli 5,0 10 900 Stato 2 Q12 = nCp(T2-T1) Cp= 7R/2 γ =1,4 (gas biatomico) T2=Q12/nCp + T1 T2=4230/(0,68.3,5.1,98)+900=890+900= T2=1800K V2/V1 =T2/T1 V2=10.1800/900=20l (isobara) 5,0 20 1800 Stato 3 p1V1γ=p3V3γ p3=p1(V1/V3)γ logp3=logp1+γlogV1/V3 logp3=log5+1,4log0,5=log51,4log2=0,28 p3=1,9atm p2/p3=T2/T3 (isocora) T3=1800.1,9/5,0=684K 1,9 20 684 Vedi figura. Vedi Cap.12.5 b). η =L/Q12=(Q12-Q23)/Q12 Q23=nCv(T3-T2) Q23=0,68.2,5.1,98(-1116)=-3794cal≅-3800cal η =(42303800)/4230=10%