El ejercicio es muy bonito. Y, además, sencillo. Lo voy a hacer como -sospecho- te gustaría hacerlo a vos, o sea, descartando resultados posibles hasta quedarnos con uno solo, el correcto. Te voy a dar el gusto.
Empecemos por ver qué resultados podrían verificar la Primera Ley. El calor tomado de la fuente, 200 J, debe ser igual a la suma del calor desperdiciado, Q, más el trabajo realizado, L. (Todo lo que entra, sale).
200 J = Q + L
a) no verifica: 200 J ≠ 400 J + 200 J
e) no verifica: 200 J ≠ 300 J + 100 J
Pudimos descartar dos opciones... pero nos quedan cuatro y eso es demasiado para dejarlo a la suerte. Vamos a ver qué provecho podemos sacarle al Segundo Principio.
Lo que nos dice el Segundo Principio es que durante el funcionamiento de la máquina debe aumentar la entropía del universo. Como la máquina funciona cíclicamente (regresando en cada ciclo al mismo estado -y la entropía es una función de estado-) el aumento debe darse por la diferencia entre lo que pierde el ambiente desde la fuente y lo que gana desde el sumidero. Es fácil, porque ambas variaciones se realizan a temperatura constante. La disminución de entropía, 200 J /400 K, debe ser menor que el aumento Q / 300 K. Veamos qué pasa en las opciones que nos quedan.
c) no verifica, ya que: 200 J /400 K no es menor que 100 J / 300 K.
d) no verifica, ya que: 200 J /400 K no es menor que 150 J / 300 K, es igual... con lo que estaríamos frente a una máquina ideal, contradiciendo el enunciado.
f) no verifica, ya que: 200 J /400 K no es menor que 0 / 300 K.
Nos quedó una sola: |
