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SEGUNDO EXAMEN PARCIAL. SEMESTRE 2014-1.

PRINCIPIOS DE TERMODINÁMICA Y ELECT.

ΔS12 = 5.9375 [J/K]

RESOLUCIÓN
1. La entrada a una turbina de una central hidroeléctrica está localizada a unaelevación de 100 [m]
sobre su salida. Los conductos de entrada y salida tienen 1 [m] de diámetro. El agua entra con una
rapidez de 3 [m/s] a una temperatura de 20 [°C] y pasa a través de la turbinasin que cambie
apreciablemente su presión y temperatura. La transferencia de calor entre la turbina y sus
alrededores también puede despreciarse. Si la aceleración gravitatoria del lugar es 9.8[m/s2], ¿qué
potencia entrega la turbina? considere que opera bajo régimen estacionario.
sistema: agua líquida en la turbina (sistema termodinámico abierto)



balance de masa: m1  m 2  m ;




balance de energía: {Q}  {W}  m [Δec + Δep + Δh]; {Q} = 0 ; por otra parte m = ρ A v ;

En la entrada de la turbina: m = ρ1 A1 v1 = ρ1

1

1
 d1 2  v1 = π ρ1 d12 v1 ;

4
4


1

m = π (103 [kg/m3] ) (1 [m] )2 (3 [m/s] ) = 2 356.1945 [kg/s] ;
4
como d1 = d2 y A1 = A2 ;
entonces v1 = v2 , en consecuencia Δec = 0 ;
como v1 = v2 (líquido incompresible),por otra parte
1Δh2 = (u2 + P2 v2) – (u1 + P1 v1) ;
T1 =T2 por lo tanto u1 = u2 y ΔP = 0 , entonces podemos decir que 1Δh2 = 0 .
El balance de energía queda como sigue:



{W}  m [Δep]; = m[g (z2 –z1) = (2 356.1945 [kg/s] ) (9.8 [m/s2] ) ( 0  100 ) [m]

{W} =  2 309 070.6 [W] =  2 309.07 [kW]

2. Calcule el cambio de entropía en el plomo cuando 300 [g] de éste se funden a 327[°C] y una
presión atmosférica de 77 [kPa]. La entalpia de fusión del plomo es 24.5 [kJ/kg].

4. Una máquina térmica que opera con un ciclo reversible de Carnot, toma energía de un depósito
térmicode temperatura alta y cuenta con una eficiencia térmica de 57.89 % produciendo 2932 [J]
de trabajo en cada ciclo. Si el calor rechazado va al entorno que se encuentra a 27 [°C], determine
la...