taller de termodinamica

TALLER FINAL  
Segunda Ley de la Termodinámica

Termodinámica General 
INGENIERÍA INDUSTRIAL ‐ UNICUCES  

 

Entregar el 3 de diciembre los ejercicios 2, 7, 8, 9, 10: 
 
 
1. Una  bomba  de  calor  es  usada  para  calentar  una  casa  y  mantener  la 
temperatura  en  20  °C  durante  el  invierno.  Un  día  cuando  la  temperatura 
promedio  exterior  permanece  en  casi  2  °C, se  estima  que  la  casa  está 
perdiendo calor a una tasa de 82000 kJ/h. Si la bomba de calor consume 8 
kW de potencia mientras está operando, determine 
 
a. ¿Cuánto tiempo funcionará la bomba de calor durante este día? 
b. Los costos totales, asumiendo un precio promedio de 150 $/kWh para 
la electricidad, y 
c. El  costo  de  calentamiento  para  el  mismo  día  si  es  instalada una 
resistencia eléctrica para calentar en lugar de la bomba de calor. 
 
 
2. Considere una oficina que está siendo enfriada adecuadamente por un acondicionador de aire tipo 
ventana  de  12000  Btu/h.  Ahora  se  decide  convertir  la  oficina  en  un  cuarto  de  computadores 
instalando  varios  computadores,  terminales,  e  impresoras  con  una  potencia  total  de  3.5  kW.  La empresa  tiene  varias  unidades  de  aire  acondicionado  de  4000  Btu/h  en  el  almacén  que  pueden 
instalarse para cubrir los requerimientos adicionales de enfriamiento. Asumiendo un factor de uso 
de 0.4 (es decir, solo el 40% de la potencia será consumida en cualquier instante) y una ocupación 
adicional de 4 personas, cada una generando calor a una rata de 100 W, determine cuántos de estos acondicionadores de aire necesitan instalarse en el cuarto. 
 
3. Con  frecuencia  se  dice  que  la  puerta  del  refrigerador  se  debe  abrir  tan  pocas  veces  como  sea 
posible,  durante  el  tiempo  más  corto  posible,  para  ahorrar  energía.  Considere  un  refrigerador 
doméstico cuyo volumen interior es 0.9 m³, y la temperatura interior promedio es 4 °C. En cualquier tiempo dado, un tercio del espacio refrigerado está ocupado por alimentos, y el espacio restante de 
0.6 m³ está lleno de aire. La temperatura promedio y la presión promedio en la cocina son 20 °C y 95 
kPa, respectivamente. Los contenidos de humedad en la cocina y el refrigerador son 0.010 y 0.004 
kg/kg de aire, respectivamente, y por lo tanto 0.006 kg de vapor de agua se condensan y se retiran del aire por cada kg de aire que entra. La puerta del refrigerador se abre un promedio de 8 veces al 
día, y cada vez se reemplaza la mitad del volumen de aire en el refrigerador por el aire más tibio de 
la cocina. Si el refrigerador tiene un coeficiente de desempeño de 1.4 y el costo de la electricidad es 
de  7.5  centavos  de  dólar  por  kW‐h,  determine  el  costo  de  la  energía  que  se desperdicia  por  año 
como resultado de abrir la puerta del refrigerador. ¿cuál sería la respuesta de usted si el aire de la 
cocina  fuera  muy  seco  y  se  condensara  una  cantidad  despreciable  de  vapor  de  agua  en  el 
refrigerador?  

19 de noviembre de 2012 

 

Profesor Wilson Orrego 

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4. Considere  un  ciclo  de  refrigeración  de  Carnot  ejecutado  en  un  sistema  cerrado  en  la  región  de 
mezcla  líquido‐vapor  saturado  usando  0.8  kg  de  refrigerante  134a  como  fluido  de  trabajo.  Las 
temperaturas máxima y mínima en el ciclo son 20 °C y ‐8 °C, respectivamente. Es conocido que el 
refrigerante  es  líquido  saturado  al  final  del proceso  de  rechazo  de  calor,  y  que  el  trabajo  neto  de 
entrada  al  ciclo  es  15  kJ.  Determine  la  fracción  de  la 
masa  del  refrigerante  que  se  vaporiza  durante  el 
proceso  de  adición  de  calor,  y  la  presión  al  final  del 
proceso de rechazo de calor. 
 
5. Las  necesidades  de  beber  agua  de  una  planta  de 
producción  con  20  empleados  son ...