Banco de preguntas: Termodinámica: Máquinas Térmicas

Las máquinas térmicas son equipos fundamentales para la producción de energía eléctrica, ya que logran convertir calor en trabajo mecánico con gran eficiencia. Existen varios tipos de estos dispositivos, pero las principales clasificaciones son aquellas que operan con ciclos abiertos, cerrados o mixtos. ¿Cuál de estas opciones describe correctamente lo que son los ciclos abiertos?

Una central térmica opera según el ciclo de Carnot, recibiendo calor de la fuente caliente a una temperatura de 600°C y rechazando calor a la fuente fría a una temperatura de 20°C. Si la potencia útil producida por la central es de 500 MW, ¿cuál es la eficiencia del ciclo de Carnot?

Una máquina térmica recibe calor de una fuente caliente con una temperatura de 927 °C y disipa el calor a una fuente fría a 27 °C. Sabiendo que la tasa de calor recibida es de 100 kJ/s y que su rendimiento máximo es 2,5 veces mayor que el rendimiento real, la potencia útil, en kW, que esta máquina podrá producir será de:

El rendimiento de una máquina térmica es la relación entre el trabajo mecánico obtenido y la energía térmica suministrada. Una de las principales formas de calcular el rendimiento es utilizando la ley de conservación de la energía, que establece que la energía total del sistema permanece constante, pero puede transformarse de una forma a otra. ¿Cuál de las siguientes afirmaciones es correcta?

Una industria decide instalar una máquina térmica que utilice el ciclo de Carnot para generar energía eléctrica. Se sabe que la temperatura de la fuente caliente es de 800 K y la fuente fría es de 300 K, y que la máquina tendrá una potencia útil de 600 W. Considerando esta información: (a) calcule la eficiencia teórica máxima de la máquina térmica, (b) determine la cantidad de calor que debe ser extraída de la fuente caliente por segundo, y (c) evalúe si este sistema debe ser implementado basándose en la eficiencia y la sostenibilidad.