examen parcial termo
Páginas: 4 (924 palabras)
Publicado: 20 de agosto de 2013
DIVISIÓN DE CIENCIAS BÁSICAS
COORDINACIÓN DE FÍSICA GENERAL Y QUÍMICA
EXAMEN COLEGIADO DE PRINCIPIOS DE
TERMODINÁMICA Y ELECTROMAGNETISMO
PRIMER EXAMEN FINAL
SEMESTRE 2009 – 2
Martes 16 dejunio de 2009
Resolución
1. Un ciclo de Otto ideal monocilíndrico de cuatro tiempos y 60 [mm] de diámetro de pistón está
limitado por los volúmenes V1 = 480 [cm³] y V2 = 120 [cm³], y por laspresiones absolutas
siguientes: P1 = 0.1 [MPa], P2 = 0.7 [MPa], P3 = 3.5 [MPa] y P4 = 0.5 [MPa]. Si consideramos que
la sustancia de trabajo es aire como gas ideal, determine:
a) El diagrama de la presiónen función del volumen, P = f (V) y la relación de compresión.
b) La temperatura del fluido al final de la compresión, si la temperatura al final del rechazo de calor al
medio, a volumen constante,es 35 [°C].
c) La masa de aire.
d) La variación de entropía en el proceso de la compresión.
a)
r=
V1 0.00048 [m 3 ]
=
,
V2 0.00012 [m 3 ]
r = 4 [1]
b) T1 =35 [ºC] = 308.15 [K]
V1
V
2
k −1
V
T2 = T1 1
V
2
T
= 2 ,
T1
k −1
1.4 −1
0.00048 [m 3 ]
T2 = (308.15 [K ] )
0.00012 [m 3 ]
c)
P1V1 = m R T1 ,
m=P1 V1
,
R T1
,
T2 = 536.52 [K]
m=
d) Como es un proceso adiabático reversible:
2.
(0.1×10 6 [Pa ] ) (0.00048 [m 3 ] )
= 0.5433 [g]
(286.7 [J /(kg ⋅ K )] ) (308.15 [K ] )
1∆S2= 0 [J/K]
Un trozo de hielo de 200 [g], a − 20 [°C], se pone en contacto con 100 [cm3] de agua a 50 [°C],
dentro de un calorímetro. Suponiendo que no haya pérdidas de calor, ¿cuánta masa deagua líquida
y cuánta masa de hielo habrá cuando se alcance el equilibrio térmico?
Sistema: agua dentro del calorímetro; sistema termodinámico aislado;
ρ=
m
;
V
(
)
kg
m L = ρ L VL = 103 [ m 3 ] (0.0001[m 3 ] ) = 0.1[kg ] = 100 [g]
1
hipótesis: queda una mezcla a 0 [°C], es decir: Teq = 0 [ºC] ,
sea mH = 0.2 [kg] (masa que originalmente es hielo a − 20 [°C] )
y mL = 0.1...
COORDINACIÓN DE FÍSICA GENERAL Y QUÍMICA
EXAMEN COLEGIADO DE PRINCIPIOS DE
TERMODINÁMICA Y ELECTROMAGNETISMO
PRIMER EXAMEN FINAL
SEMESTRE 2009 – 2
Martes 16 dejunio de 2009
Resolución
1. Un ciclo de Otto ideal monocilíndrico de cuatro tiempos y 60 [mm] de diámetro de pistón está
limitado por los volúmenes V1 = 480 [cm³] y V2 = 120 [cm³], y por laspresiones absolutas
siguientes: P1 = 0.1 [MPa], P2 = 0.7 [MPa], P3 = 3.5 [MPa] y P4 = 0.5 [MPa]. Si consideramos que
la sustancia de trabajo es aire como gas ideal, determine:
a) El diagrama de la presiónen función del volumen, P = f (V) y la relación de compresión.
b) La temperatura del fluido al final de la compresión, si la temperatura al final del rechazo de calor al
medio, a volumen constante,es 35 [°C].
c) La masa de aire.
d) La variación de entropía en el proceso de la compresión.
a)
r=
V1 0.00048 [m 3 ]
=
,
V2 0.00012 [m 3 ]
r = 4 [1]
b) T1 =35 [ºC] = 308.15 [K]
V1
V
2
k −1
V
T2 = T1 1
V
2
T
= 2 ,
T1
k −1
1.4 −1
0.00048 [m 3 ]
T2 = (308.15 [K ] )
0.00012 [m 3 ]
c)
P1V1 = m R T1 ,
m=P1 V1
,
R T1
,
T2 = 536.52 [K]
m=
d) Como es un proceso adiabático reversible:
2.
(0.1×10 6 [Pa ] ) (0.00048 [m 3 ] )
= 0.5433 [g]
(286.7 [J /(kg ⋅ K )] ) (308.15 [K ] )
1∆S2= 0 [J/K]
Un trozo de hielo de 200 [g], a − 20 [°C], se pone en contacto con 100 [cm3] de agua a 50 [°C],
dentro de un calorímetro. Suponiendo que no haya pérdidas de calor, ¿cuánta masa deagua líquida
y cuánta masa de hielo habrá cuando se alcance el equilibrio térmico?
Sistema: agua dentro del calorímetro; sistema termodinámico aislado;
ρ=
m
;
V
(
)
kg
m L = ρ L VL = 103 [ m 3 ] (0.0001[m 3 ] ) = 0.1[kg ] = 100 [g]
1
hipótesis: queda una mezcla a 0 [°C], es decir: Teq = 0 [ºC] ,
sea mH = 0.2 [kg] (masa que originalmente es hielo a − 20 [°C] )
y mL = 0.1...
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