1erEF2008 1

FACULTAD DE INGENIERÍA
DIVISIÓN DE CIENCIAS BÁSICAS
COORDINACIÓN DE FÍSICA GENERAL Y QUÍMICA
DEPARTAMENTO DE TERMODINÁMICA
PRIMER EXAMEN FINAL COLEGIADO 2008-1
VIERNES 7 DE DICIEMBRE DE 2007, 7:00 (h) TURNO MATUTINO

Heike Kamerlingh Onnes (1863-1926)
Instrucciones: lea cuidadosamente los problemas que se ofrecen. Resuelva cualesquiera cuatro en dos horas y en el orden que
usted desee. Se permitela consulta de cualquier documento propio.

a) Se ensambla el equipo mostrado en la figura donde el único líquido utilizado es agua. La columna de aire “Z”
mide 14.2 (cm) y la altura de agua “h” mide 0.80 (m). Obtenga la altura en (m) de la columna de agua “L”.
Tome: ρaire = 1.10 (kg/m3), ρHg = 13590 (kg/m3), ρagua = 998 (kg/m3), Patm= 77.17 (kPa), g= 9.78 (m/s2).
b) Un gas encerrado en uncilindro pistón sufre los procesos descritos en la figura de abajo. La masa del gas es
de 0.75 (kg). El trabajo entregado al exterior por el dispositivo es de 120 (kJ). Calcule la presión P1 en (Pa).
c) Una caldera opera a una presión de 20 (MPa) y trabaja con agua. En el punto 1, el líquido entra a la caldera a
20 (MPa) y 80 (ºC). De acuerdo con lo mostrado en el diagrama v-T, y a la condición de quela potencia
calorífica de 1-2 es la misma que de 2-4, calcule la temperatura en (K) a la salida de la caldera, en el punto 4.
d) Se utiliza una parrilla eléctrica de 3 (kW) para evaporar agua contenida en una olla abierta a la atmósfera. La
cantidad de agua evaporada durante 30 minutos es de 2.03 (kg) y se sabe que la eficiencia con la que se
transmite el calor de la parrilla al agua es de 85 (%).Estime la presión atmosférica en (Pa).
e) A nivel del mar se introducen 2 (kg/s) de aire [Rp = 0.287 (kJ/kgK), k = 1.4] a un difusor reversible y
adiabático a 450 (m/s) y 60 (ºC). A la salida la velocidad es 100 veces menor. Calcule las condiciones a la
salida: temperatura en (ºC) y presión en (kPa).
f)

Para mantener un cuarto a 20 (ºC) su usa un acondicionador de aire que opera con R-134a segúnel ciclo ideal
de refrigeración por compresión de un vapor, y debe retirar 10000 (kJ/h). El clima externo está a 38 (ºC).
Obtenga la potencia necesaria.

g) Si un inventor afirma que el compresor del refrigerador de la pregunta anterior puede recibir el fluido a x=1 y
253.15 (K), y entregarlo a 1 (MPa) y 40 (ºC), ¿se viola la segunda ley de la termodinámica? Justifique.

Problema b)

Problema c)Problema a)

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DIVISIÓN DE CIENCIAS BÁSICAS
COORDINACIÓN DE FÍSICA GENERAL Y QUÍMICA
DEPARTAMENTO DE TERMODINÁMICA
PRIMER EXAMEN FINAL COLEGIADO 2008-1
VIERNES 7 DE DICIEMBRE DE 2007, 16:00 (h) TURNO VESPERTINO

Alfred W. Porter
Instrucciones: lea cuidadosamente los problemas que se ofrecen. Resuelva cualesquiera cuatro en dos horas y en el orden que
usted desee. Se permitela consulta de cualquier documento propio.

h) Se ensambla el equipo mostrado en la figura donde el único líquido utilizado es agua. La columna de aire “Z”
mide 0.15 (m) y la altura de agua “h” mide 75 (cm). Obtenga la altura en (m) de la columna de agua “L”.
Tome: δaire = 1.10, δHg = 13590, δagua = 998, Patm= 77.17 (kPa), g= 9.78 (m/s2).
i)

Un gas encerrado en un cilindro pistón sufre losprocesos descritos en la figura de abajo. La masa del gas es
de 800 (g). El trabajo entregado al exterior por el dispositivo es de 0.10 (MJ). Calcule la presión P1 en (Pa).

j)

Una caldera opera a una presión de 20 (MPa) y trabaja con agua. En el punto 1, el líquido entra a la caldera a
20 (MPa) y 80 (ºC). De acuerdo con lo mostrado en el diagrama v-T, y a la condición de que la potencia
calorífica de1-2 es la misma que de 2-4, calcule la temperatura en (K) a la salida de la caldera, en el punto 4.

k) Se utiliza una parrilla eléctrica de 2000 (W) para evaporar agua contenida en una olla abierta a la atmósfera.
La cantidad de agua evaporada durante un cuarto de hora es de 1.10 (kg) y se sabe que la eficiencia con la
que se transmite el calor de la parrilla al agua es de 85 (%). Estime la...