En una empresa se quiere fabricar un calefon solar. Este funciona con un hidrocarburo liquido que se vaporiza a 40ºc por la accion de la energia del sol que recibe de una serie de paneles por los que circula. Luego pasa a un intercambiador de calor donde se condensa y calienta el agua para consumo a 70ºc. El calor latente del hidrocarburo es de 300 kcal/kg. ¿Esta dispuesto a invertir en la empresa? Justifique su decision con argumentos termodinamicos.

Lo que yo interpreto es que el hidrocarburo gana energia (por parte del sol) y pasa a vapor, luego en el intercambiador pierde dicho calor y condensa y asi se repite el ciclo. Si es asi el refrigerante siempre permanece a 40ºc, dado que los cambios de estado se dan a t cte, y usa el calor latente para calentar agua.
Por ser un ciclo la variacion de energia interna es 0, w es cero tambien por no realizarse trabajo ni por ni sobre el sistema y por lo tanto q=0. Lo cual es logico porque el calor ganado es igual al cedido luego.
en el intercambiador el balance seria:
masa de hidroc*calor latente=masa agua*calor especifico* delta t
En fin, no veo objeciones a la maquina, excepto por el hecho de que al ser solar quizas es menos eficiente. No me convence la respuesta asi que quería preguntar si a alguien se le ocurre que sea de otra forma, o que se viole alguno de los principios termodinamicos. Desde ya muchas gracias.

Hay cosas que no cierran.

Hasta qué Tº se calienta el hidrocarburo? Si el hidrocarburo debe calentar el agua hasta 70ºC, significa que tiene que salir del intercambiador (IC) con una Tº>70ºC; pero jamás te dicen a qué temperatura entra al IC. Tampoco te dan el Cp del vapor desde los 40ºC hasta la Tº a la cual entra al IC...ahí podría estar la trampa. Si entra al IC a 40ºC, es imposible que caliente el agua hasta los 70ºC; a lo sumo la calentará hasta los 40ºC (y ya es irreal suponer eso).

Esos son los datos que tenés?

Si es así, planteá un Bce clásico de Qperdido+Qganado=0 en el IC, y ahí tenés la respuesta; sino, poné los datos que faltan y seguimos viendo.

(11-02-2016 01:14)VincentVega escribió:  Hay cosas que no cierran.

Hasta qué Tº se calienta el hidrocarburo? Si el hidrocarburo debe calentar el agua hasta 70ºC, significa que tiene que salir del intercambiador (IC) con una Tº>70ºC; pero jamás te dicen a qué temperatura entra al IC. Tampoco te dan el Cp del vapor desde los 40ºC hasta la Tº a la cual entra al IC...ahí podría estar la trampa. Si entra al IC a 40ºC, es imposible que caliente el agua hasta los 70ºC; a lo sumo la calentará hasta los 40ºC (y ya es irreal suponer eso).

Esos son los datos que tenés?

Si es así, planteá un Bce clásico de Qperdido+Qganado=0 en el IC, y ahí tenés la respuesta; sino, poné los datos que faltan y seguimos viendo.

Primero que nada gracias por responder.
Claro, son solo esos los datos que me dan, la idea es que sin hacer cuentas diga si es o no posible. Lo que no entendía era por que era imposible que lo caliente hasta 70ºc; pensé que con el calor latente de condensación era posible, pero ya me di cuenta llega como maximo a 40

Por el principio 0 de la termodinámica: el calor se mueve por diferencias de temperatura, no hay con qué darle. Si vos tenés un sistema formado por un hidrocarburo que (no importa si está en estado gaseoso y condensa) su temperatura se mantiene en 40ºC, lo único que va a hacer es elevar la temperatura del agua (supongamos que entre a 20ºC) hasta los 40ºC, y no más. Es un hecho físico. No importa la cantidad de energía térmica que contenga el hidrocarburo, si su temperatura es de 40ºC, no tiene forma de calentar otro fluido hasta los 70ºC. Lo que vos estás argumentando, al fin y al cabo, es que el fluido frío (que está a 40ºC) caliente al fluido más caliente (que está a 70ºC). O sea que, de seguir ese razonamiento, si yo pongo una botella de agua a 40ºC adentro de una olla que tiene agua a 70ºC, el agua que está en la botella debería calentar al agua de la olla, y como consecuencia de ello: el agua de la botella disminuye su temperatura por debajo de los 40ºC, y el agua de la olla sube su Tº por encima de los 70ºC. Como te darás cuenta, es impracticable.

El truco está en que, como hay un cambio de estado, vos considerás que el hidrocarburo pierde ese calor a toda costa, y que sí o sí el calor se tiene que ir a otro lado. Lo que sucedería en ese IC (suponiendo que tenés un caudal grande de hidrocarburo en relación al agua que calentas) es lo siguiente: el hidrocarburo va a perder ese calor latente, pero sólo hasta que el agua se caliente a 40ºC, en ese momento, el hidrocarburo no pierde más calor, y queda una parte en estado gaseoso, ya que no tiene a dónde enviar su calor, porque no existe diferencia de temperatura entre él y el agua.