Termodinamica

TERMODINÁMICA



PRACTICA 2


PRIMER PRINCIPIO DE LA TERMODINÁMICA
OBJETIVOS CONCEPTUALES.
PRIMER PRINCIPIO, CONCEPTOS FUNDAMENTALES.
BALANCE ENERGÉTICO EN SISTEMAS CERRADOS, SISTEMAS ABIERTOS REGIMEN PERMANENTE O ESTACIONARIOS, SISTEMAS ABIERTOS REGIMEN NO PERMANENTE, SISTEMAS CÍCLICOS, CALORES ESPECÍFICOS, ENERGÍA INTERNA. ENTALPIA.



PROBLEMAS PROPUESTOS1- Se tiene 1 Kg. De aire inicialmente a 0,1 Mpa y 27°C. que evoluciona a presión constante, recibiendo un trabajo de un agitador de 10 KJ. Si el proceso es adiabatio, calcular la temperatura final.
Rta. 309,95 K.


2- Un dispositivo de cilindro émbolo contiene 0,1 m3 de aire a 400 Kpa y 50°c. El calor transferido al aire es de 40 KJ cuando el aire se expande esotermicamente.Determine a) la cantidad de trabajo de frontera efectuando en éste proceso. b) parámetros del estado final.
a) 40 KJ
b) 0,2726 m3
146,71 Kpa


3- Una masa de 15 Kg. De aire en un dispositivo de cilindro émbolo se calienta de 25°c hasta 77°c al pasar corriente por un calefactor eléctrico dentro del cilindro, la presión dentro de éste se mantiene constante en 300 Kpa duranteel proceso y ocurre una pérdida d calor de 60 KS. Determine la energía eléctrica suministrada en KW-hora.


Rta. 0,234 KW-hora


4- Un tanque rígido perfectamente aislado contiene 5Kg. De una mezcla saturada líquido vapor de agua a 100 Kpa. Al inicio tres cuartos de la masa están en la fase líquida. Una resistencia eléctrica colocada en el tanque se conecta a una fuente de 110 v ycircula por la resistencia una corriente de 8 A cuando se acciona el interruptor. Cuanto tiempo tardará en evaporarse todo el líquido en el tanque.


Rta. 152,75 minutos


5- Una masa de 5 Kg. De vapor saturado a 200 Kpa se calienta a presión constante hasta que la temperatura alcanza 300°c. Calcule el trabajo realizado por el vapory el calor intercambiando durante el proceso.


Rta. W= 430 KJ Q= 1825,5 KJ


6- Un dispositivo cilindro émbolo sin fricción contiene inicialmente 200 litros de refrigerante 12 líquido saturado.
El émbolo tiene libertad para moverse y su masa es tal que mantiene una presión de 800 Kpa sobre el refrigerante,luego el refrigerante se calienta hasta 50°c.
Calcule el trabajo realizado y el calor intercambiado durante el proceso.


Rta. W= 4777,25 KS Q= 37458,2 KJ


7- El radiador de un sistema de calentamiento de vapor tiene un volumen de 20 litros y se llena con vapor sobrecalentado a 300 Kpa y 250°c. En ese momento tanto las válvulas de entrada como de salidahacia el radiador están cerradas.
Determinar la cantidad de calor que se transferirá a la habitación cuando la presión de vapor disminuye a 100 Kpa.


Rta, Q= -33,375 KJ


8- En una turbina adiabática se expande 5 Kg/s de aire desde una presión de 1 Mpa y una temperatura de 400 K hasta una presión de 0,1 Mpa y temperatura 300 K.Si las variaciones de energía cinética y potencial son nulas calcule la potencia de la turbina.


Rta. 502,5 KW


9- Vapor de agua a 3 Mpa y 400°c entra a una tobera adiabática con una velocidad de 40m/s y sale a 2,5 Mpa y 300 m/s.
Determinar la temperatura de salida del agua.Rta. 376,6°c.


10- Fluye vapor en estado permanente a través de una turbina adiabática. Las condiciones de entrada del vapor son 10 Mpa 450°c y 80 M/s y las de salida 10Kpa 92 por circulo de calidad y 50 M/s.
El flujo de masa de vapor es de 12 Kg/s
Determinar
a) el cambio en la energía cinética
b) la salida de potencia
c) el área de entrada d la...