Acá aparece la primera dificultad. Tanto los esquemas tradicionales de máquinas térmicas -como éste- y el primer principio de la termodinámica hablan de energías:
QN = ΔU + L
Y el enunciado del problema nos habla de potencias... ¿Nos habremos equivocado de tema? ¡No! Alcanza con dividir miembro a miembro la ecuación del primer principio para que inmediatamente cuente lo que sucede en términos de potencia en lugar de energía. Ya lo vamos a hacer, esperá. Antes fijate: el subíndice que le puse al calor corresponde a NETO. Porque el calor que intercambia la máquina... una parte lo recibe, otra parte lo cede, de modo que una parte irá sumando y a la otra le corresponderá ir restando. La variación de energía interna de la máquina es cero (ΔU = 0) si suponemos que no le cambia la temperatura mientras funciona. La cosa queda así:
QF – QC = L
Ahora dividamos todo por un intervalo de tiempo cualquiera, Δt, por ejemplo, el intervalo de 1 ciclo:
QF /Δt – QC /Δt = L/Δt
PotF – PotC = PotE
que se lee así: la potencia con que la máquina extrae calor de la fuente fría (que son los 21,2 kcal/min) menos la potencia con que cede calor al ambiente es igual a la potencia que recibe de afuera (que son los 370 W y, según nuestra convención de signos, se trata de un trabajo negativo). Acá aparece la segunda dificultad: resulta que las dos potencias que nos indican están expresadas en diferentes unidades. Para poder operar tengo que homogeneizarlas.
PotF = 21,2 kcal/min = 1.480 W
Ahora sí, despejamos la potencia con que la heladera escupe calor al medio:
PotC= PotF – PotE
PotC = 1.480 W – (–370 W) = 1.850 W
como nos piden el calor total en una hora...
QC(1h) = 1.850 (J/s) . 3.600 s =
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