Termodinámica

Tarea de Termodinámica

1.- Considere un sistema cerrado en un cilindro vertical con un pistón sin rozamiento. El pistón consiste en una placa de masa despreciable, a la que se adhiere unamasa m cuya sección es la misma que la de la placa. Sobre el pistón se ha hecho el vacío. (a) Utilice la conservación de la energía en la forma dEsistema + dEentrada=0 para mostrar que, en uncambio adiabático de volumen, dEsistema =-mg dh- dKpistón (Ec), donde dh es la variación infinitesimal de la altura del pistón, g es la aceleración de la gravedad, y dKpistón es la variacióninfinitesimal de la energía cinética de la masa m. (b) Muestre que de la ecuación en (a) se obtiene que wirrev.=-Pext dV- dKpistón para el trabajo irreversible realizado sobre el sistema, dondePext es la presión ejercida por la masa m sobre la placa del pistón.

2.- Para N2 (g), Cp,m vale aproximadamente 3,5R=29.1 J/(mol K), a temperaturas comprendidas entre 100 y 400 K y presionesbajas o moderadas. (a) Calcule q, w, (U y (H para la comprensión adiabática reversible de 1.12 g de N2 (g) de 400 torr y 1000 cm3 al volumen final de 250 cm3. Suponga un comportamiento de gasideal. (b) supongamos que querremos enfriar una muestra de N2(g) a temperatura y presión ambiente (T=25°C y P=101 kPa) hasta 100 K, mediante una expansión adiabática reversible. ¿Cuál debería serla presión final?

3.- Un compresor de aire es diseñado para comprimir aire atmosférico (supuesto a 100 kPa, 20°C) a una presión de 1MPa. Las pérdidas de calor con el medio ambiente seconsideran por anticipado de cerca del 10% de la potencia de entrada al compresor. El aire entra a 50 m/s atraves de un área de 5cm2. Determinar la temperatura del aire a la salida y la potencia deentrada al compresor.

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Q=0.1 W

Pi=100 kPa

Ti=293 K

Ai=90 cm2

Vi=50 m/s K

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Pc=1 MPa

Ac=5 cm2

Vc=120 m/s

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m1=0.535 kg/s