Ejercicios Termodinamica

Fundamentos Físicos de la Ingeniería Grado en Ingeniería Agroalimentaria y del Medio Rural

Tema 12 Termodinámica

12.- TERMODINÁMICA 1. Un sistema termodinámico evoluciona mediante tres transformaciones que completan un
ciclo: 1) un calentamiento isocórico (recibe 20 kcal) 2) un enfriamiento isobárico (cede 25 kcal) 3) y una expansión adiabática (realiza un trabajo de 4000 J). Dibújese elciclo en un diagrama p-V y determínense las variaciones de energía interna y el trabajo en cada una de las transformaciones elementales, así como en el ciclo total. 1 cal = 4.184 J

2. Un sistema termodinámico formado por 5 kg de agua a 90ºC, se calienta, a presión
atmosférica, hasta convertirlo en vapor a 200ºC. Determínense el calor absorbido por el sistema, el trabajo realizado, losincrementos de energía interna, entalpía y entropía. Calor específico del agua (de 90 a 100ºC) 1 kcal/(kg ºC) Calor específico del vapor (de 100 a 200ºC) 0.49 kcal/(kg ºC) Calor latente de vaporización 539 kcal/kg Densidad del agua a 90ºC 1000 kg/m3 Densidad del vapor de agua a 200ºC 0.467 kg/m3

3. Un kg de hielo a 0ºC se descongela a presión atmosférica quedando a la misma
temperatura. Si la densidaddel hielo es de 0.9 g/cm3 y el calor latente de fusión es de 80 cal/g hállese en esta transformación, el calor absorbido, el trabajo realizado, los incrementos de energía interna, entalpía y entropía.

4. En el interior de un cilindro cerrado por ambas bases y aislado totalmente
del exterior, se encuentra un émbolo conductor del calor que separa dos zonas que contienen cada una de ellas 2 molesde un mismo gas (γ = 1.4) a temperatura T0. Si se suprimen los topes que retienen al émbolo, determínense las variaciones parciales y totales de las diferentes variables termodinámicas (T, U y S).

S 3a/2 a/2

5. Dos moles de un gas perfecto (de γ =1.4), que se encuentran inicialmente a una presión de
2 atmósferas y un volumen de 22.4 litros sufren la siguiente transformación reversible: Unaexpansión isoterma hasta alcanzar un volumen el doble del inicial. Y un calentamiento, a volumen constante, hasta alcanzar una temperatura absoluta doble de la inicial. Dibújese la transformación total en un gráfico p-V, y determínense: el trabajo realizado, el calor absorbido, los incrementos de energía interna, entalpía y entropía de la transformación completa del sistema. R=1.987 cal/(molK)=0.08205 atm l/(mol K) =8.31451 J/mol K.

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Tema 12 Termodinámica

6. Un mol de un gas perfecto evoluciona de forma p(atm) reversible desde el estado 1 al 2, según el segmento 2
rectilíneo que se indica en el gráfico p-V. Calcúlese en esta transformación: el trabajo realizado por el sistema, elcalor absorbido, el incremento de entropía y el estado para el cual en esta transformación es máxima la entalpía. γ =1.4; R=1.987 cal/(mol K) =0.08205 atm l/(mol K) =8.31451 J/mol K.

1 2 11,2 22,4 V( ℓ )

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7. Un mol de un gas está contenido en un cilindro cerrado con un pistón móvil. Inicialmente
la presión es 1 atm y el volumen 1 l. El gas se calienta a presión constante hasta que suvolumen se duplica. A continuación se sigue calentando a volumen constante hasta que se duplica la presión. Por último sufre una expansión adiabática hasta que la temperatura alcanza su valor inicial. Calcular las variaciones parciales y totales de calor, trabajo, energía interna, entalpía y entropía. γ =1.4; R=1.987 cal/(mol K)=0.08205 atm l/(mol K) =8.31451 J/mol K.

8. Tres moles de nitrógenoinicialmente a presión atmosférica y temperatura de 27º C sufren
las siguientes transformaciones reversibles: a) Un calentamiento a volumen constante hasta alcanzar una presión doble de la inicial. Y b) una expansión adiabática hasta llegar a la temperatura inicial. Determínense el calor absorbido, el trabajo realizado y el incremento de entropía en cada una de las dos transformaciones. R=1.987...