Aspectos ambientales

Universidad Don Bosco
Departamento de Ciencias Básicas
Calle Plan del Pino, Cantón Venecia, Soyapango, San Salvador, El Salvador
Aguilera.will@gmail.com

TERMODINÁMICA I
DISCUSIÓN 1

**Trabajo en eje y trabajo eléctrico**

1. A un eje rotatorio a 2000 rev/min se le aplica un par de 150 N.m (a) calcúlese la potencia transmitida
en kilovatios (b) En una resistencia se aplica unadiferencia de potencial de 115 voltios de modo que a
través de ella pasa una corriente de 9 A durante un periodo de 5 min. Calcúlese el trabajo eléctrico en
kilojulios y la potencia instantánea en kilovatios
Solución: a) 31.40 kW, b) 310.5 kJ, 1.04 kW

2. Un eje proporciona 60 Kw. cuando el par es 120 N.m (a) Calcúlese la velocidad angular del eje en rev/
min (b) Se utiliza una batería de 12 V parahacer pasar una corriente de 4A a través de una resistencia
externa durante un periodo de 15 s. Calcúlese el trabajo eléctrico en kJ y la potencia instantánea en Kw
Solución a) 4774.6 rev/min b) 0.720 kJ, 0.048 kW

3. Un depósito de líquido contiene una rueda de paletas y una resistencia eléctrica. La rueda de paletas
esta accionada mediante un par de 9 N.m y la velocidad del eje es de 2000rpm. Simultáneamente,
desde una fuente de 12 V se suministra una corriente de 6A a la resistencia. Calcúlese la potencia total
suministrada al sistema en watts.
Solución: 1956 W

4. Una sustancia recibe energía en forma de trabajo de rueda de paletas y eléctrico. Al eje se le aplica un
par de 4 N.m durante 300 revoluciones. A la resistencia eléctrica se le suministra durante un periodo
Δtuna corriente de 7 A desde una fuente de 12 V. Si el trabajo total suministrado es 22 kJ, calcúlese el
valor de Δt en minutos Solución: 2.87 min

5. Por un motor eléctrico pasa una corriente de 8 A de una fuente de 110 V. El eje de salida desarrolla
un par de 9.4 N.m a una velocidad de rotación de 800 rpm. Determínese (a) La potencia perdida en
kw1 (b) La cantidad de energía, en kWh, extraídadel motor mediante el eje, en Kwh. durante un
funcionamiento de 1.5 h Solución (a) 0.093 kW (b) 1.18 kwh

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Se refiere a las perdidas en el motor

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**Trabajo Elástico**

6. Considere el sistema de la siguiente figura. En principio el resorte esta deformado 0.5cm cuando la
presión del gas en el cilindro es igual a 2 bar. Mediante calentamiento, el gas se expande hasta que
el resortese deforma 1 cm. Calcule el trabajo desarrollado por el sistema y la presión final del gas.
Suponga que el proceso es sin fricción y que la deformación del resorte es elástica. El diámetro del
pistón es igual a 5 cm. Solución P= 4 bar , W=2.94 J (1 bar=100 kPa)

7. Un sistema cilindro-pistón en posición vertical contiene 0.050 m3 de un gas ideal a 1.0 bar y a la
temperatura ambiente de 300K. El movimiento del pistón se encuentra restringido por un muelle
vertical, así como por la presión atmosférica. Inicialmente, la presión atmosférica de 1.0 bar equilibra
exactamente la presión del gas, y el muelle no ejerce fuerza alguna sobre el mismo. (Despreciar la masa
del pistón.) El gas se calienta cuasi estáticamente hasta que el volumen y la presión son de 0.080 m 3 y
1.9 bar,respectivamente.
(a) Desarrollar una ecuación que relacione la presión y el volumen del gas. Con la presión en kPa y el
volumen en metros cúbicos.
(b) Determinar el trabajo realizado por el gas, en kilojulios (kJ).
(c) Cuál es el porcentaje de trabajo hecho por el gas que se utiliza para comprimir el resorte.
Solución: (a) ; (b) 4.35 kJ; (c) 31.0%

8.

Un cilindro vertical adiabático cerrado conun pistón contiene gas a P1=900 kPa y V1= 0.3 m3. El pistón
tiene una masa de 1500 kg y un área de 0.1 m2 , y es mantenido en su sitio por una fijación. La presión
del medio ambiente es P0 =100 kPa. Se libera el pistón y el gas se expande hasta alcanzar el estado de
equilibrio. Entonces el volumen del gas es V2=0.8 m3
a) Encontrar la presión final del gas
b) ¿Es cuasi estático el proceso?,...