Heat engine with finite thermal reservoirs and nonideal efficiency

• Autores: Carl E. Mungan
• Localización: Latin-American Journal of Physics Education, ISSN-e 1870-9095, Vol. 3, Nº. 2, 2009
• Idioma: inglés
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• Resumen
  • español

    Se analiza el desempeño de un motor térmico funcionando en un proceso irreversible entre dos depósitos térmicos finitos, con capacidad térmica independiente de la temperatura. Para este fin, se introduce una eficiencia dinámica de la segunda ley que se supone constante. Como la eficiencia de la primera-ley aumenta de cero hasta el límite de Carnot, la temperatura final común de los depósitos se interpola entre la media aritmética y la media geométrica de sus temperaturas iniciales. La producción total de trabajo y el cambio de entropía de los depósitos se calcula y se relaciona con las eficiencias estáticas. Se muestra que las eficiencias dinámica y estática son aproximadamente iguales entre sí cuando la temperatura del depósito frío es al menos el 10% de la temperatura del depósito caliente.

  • English

    The performance of an irreversible heat engine operating between two thermal reservoirs with finite, temperatureindependent heat capacity is analyzed. For this purpose, a dynamic second-law efficiency is introduced and assumed to be constant. As the first-law efficiency increases from zero up to the Carnot limit, the common final temperature of the reservoirs interpolates between the arithmetic and geometric mean of their initial temperatures. The total output work and entropy change of the reservoirs are computed and related to the static efficiencies. The dynamic and static efficiencies are shown to be approximately equal to each other when the temperature of the cold reservoir is at least 10% of the temperature of the hot reservoir.