termodinamica

UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL DE GUAYANA
COORDINACIÓN DE INGENIERÍA INDUSTRIAL
ÁREA DE PROCESOS FÍSICO-QUÍMICOS
CÁTEDRA: TERMODINÁMICA
Prof. Leonir Gómez
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02/02/2012

PROBLEMARIO – CICLOS
1.

Defina, para motores reciprocantes:
a) Relación de compresión.
b) Presión media efectiva.
c) Carrera
d) Calibre
e) Punto muerto superior
f) Punto muerto inferior
g) Volumen deespacio libre.

2.
3.

En un folleto, se lee que un coche tiene un motor de 2 litros. ¿Qué significa esto?
Una revista de coches dice que el motor de tu coche tiene más potencia cuando la temperatura ambiente
es baja. ¿Está de acuerdo?

4.

Un ciclo de aire estándar con calores específicos variables, se ejecuta en un sistema cerrado y está
compuesto de los siguientes cuatro procesos:Compresión isentrópica de 100 kPa a 27 °C hasta 800 kPa.
Adición de calor a volumen constante hasta 1800 K.
Expansión isentrópica hasta 100 kPa.
Rechazo de calor a presión constante hasta el estado inicial.
a) Muestre el ciclo en los diagramas p-v y T-s.
b) Calcule la salida neta de trabajo por unidad de masa.
c) Determine la eficiencia térmica.

Sugerencias: emplee las relaciones:

,u4, respectivamente. Recuerde que

para hallar en la tabla u2, T2 y

.

Sol. b) qin = u3 – u2 = 1098 kJ/kg, qsal = h4 – h1 = 527,9 kJ/kg. wnet = 570,1 kJ/kg. c)
5.

térm

= 51,9%

Un ciclo de aire estándar se ejecuta en un sistema cerrado y está compuesto de los siguientes cuatro
procesos:

1-2 Compresión isentrópica de 100 kPa y 27 °C a 1 MPa.
2-3 Adición de 2800 kJ/kg de calor apresión constante
3-4 Expansión isentrópica hasta 100 kPa.
4-1 Rechazo de calor a presión constante hasta el estado inicial.
a) Muestre el ciclo en los diagramas p-v y T-s.
b) Calcule la temperatura máxima en el ciclo.
c) Determine la eficiencia térmica.

Sugerencias: emplee las relaciones:
hallar T3 Sol. b) Tmax = T3 =3360 K . Recuerde que
6.

y qin = h3 – h2 = cp(T3 – T2) para
.c)

= 21,0%

Cuál es la diferencia entre los motores de gasolina de inyección y los motores diesel?

7. Un ciclo Otto ideal tiene una relación de compresión de 8. Al principio del proceso de compresión, el
aire está a 95 kPa y 300 K, y se transfieren 750 kJ/kg de calor hacia en fluido durante el proceso de
adición de calor a volumen constante. Tomando en cuenta la variación de los caloresespecíficos con la

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PROBLEMARIO – CICLOS
temperatura, determine: a) la presión y la temperatura al final del proceso de adición de calor, b) la salida
neta de trabajo, c) la eficiencia térmica y d) la presiónmedia efectiva para el ciclo. Recuerde que
y

Sol. a) 3898 kPa, 1539 K, b) 392,4 kJ/kg, c) 52,3%, d) 495 kPa.
8. Un ciclo Otto de aire estándar tiene una relación de compresión de 9,5. Antes del inicio del proceso de
compresión isentrópica, el aire está a 100 kPa y 35 K y 600 cm3. La temperatura al final del proceso de
expansión isentrópica es 800 K. Usando valores de calores específicos atemperatura ambiente,
determine a) la temperatura y la presión más altas en el ciclo, b) la cantidad de calor transferido, en kJ, c)
la eficiencia térmica y d) la PME. Recuerde que a temperatura ambiente cp = 1,005 kJ/kg.K, cv = 0,718
kJ/kg.K, R = 0,287 kJ/kg.K y k = 1,4.
,
puede ser calculada mediante la ecuación de estado pv = mRT
Sol. a) 1969 K, 6072 kPa, b) 0,59 kJ, c) 59,4%, d) 652 kPa.y

. La masa

9. Para una central de vapor, explique por qué para una presión de entrada dada, en un compresor de
turbina de gas se requiere un trabajo mucho mayor por unidad de masa de lo que sería para la bomba de
esta planta. Considere los volúmenes específicos del líquido y vapor y tome en cuenta la ecuación:

10. Los ciclos ideales de Brayton y Rankine se componen de los mismos...