Fisico

PROBLEMAS

Datos Resolucion
W=2200 J W=Qc-Qf e=W/Qc
Qf=4300 J 2200=Qc-4300 e=2200/6500
a) Qc =6500 J b) 0.338

20.2 Un motor de avión recibe 9000J de calor y desecha 6400J en cada ciclo. a) Calcule el trabajo mecánico efectuado por el motor en unciclo. b) Calcule la eficiencia térmica del motor.
a)
W= QH-QC
W= 900J-6400J=2600J
b)

QC<0 y QH>0
e=WQH
e=2600J9000J=0.29=29%
20.3. Motor de gasolina. Un motor de gasolina recibe 1.61x104 J de calor y produce 3700 J de trabajo por ciclo. El calor proviene de quemar gasolina que tiene un calor de combustión de 4.60x104 J/g. a) Calcule la eficiencia térmica, b) ¿Cuánto calorse desecha en cada ciclo?, c) ¿Qué masa de gasolina se quema en cada ciclo?, d) Si el motor opera a 690 ciclos / s, determine su salida de potencia en kilowatts y en hp.
a) e=trabajo de salidaCalor desechado
e=WQH=3700 J16100 J=0.22981=23%
b) W=Q=QH-QC
QC=QH-W=16100 J-3700 J=12400 J
c) QH=mLc
m=QHLC=16100 J4.60x104 J/g=0.35 g
d) W=3700 J
P=Wt=60*3700 J1 s=222kW
P=2.22x105 W*1 hp746W=297.5871 hp=298 hp
20.5. Cierta planta nuclear produce una potencia mecánica (que impulsa un generador eléctrico) de 330 MW. Su tasa de aporte de calor proviene del reactor nuclear es de 1300 MW.
a) Calcule la eficiencia térmica del sistema
Datos:
W/t= 330 MW
QH/T=1300 MW


b) ¿Con qué rapidez desecha calor el sistema?

20.6 a) calcule la eficiencia teórica para un ciclo Otto con γ=1,4y r= 9,5.
b) si este motor consume 10 000J de calor a partir de la quema de su combustible. ¿Cuánto calor desecha hacia el aire exterior?
a)
e=1-1ry-1
e=1-19,51,4-1

e= 0,59=59%

b)
e=Qh+QcQh

0,59=10 000+Qc10 000

Qc= -410J calor expulsado

20.7 ¿Qué razón de compresión debe tener un ciclo Otto para alcanzar una eficiencia ideal de 65% si γ=1.40?
e=1-1rγ-1 rγ-1=11-eγ-1lnr=ln(1-e)
r=(1-e)11-γ r=(1-0.65)11-1.4 r=(0.35)-2.5
r = 13.79
20.8

20.9 Un refrigerador tiene un coeficiente de rendimiento de 2.10. Durante cada ciclo, absorbe 3.40×104 J de la fuente fría.
a) ¿Cuánta energía mecánica se requiere en cada ciclo para operar el refrigerador?
b) Durante cada ciclo. ¿Cuánto calor se desecha a la fuentecaliente?
a)
K=2.10
Qc=3.40×104 J
W=Qck= 3.40×1042.10=1.62 x104 J

b)
W=QC+QH
QH=W-QC
QH=-1.62 x104 J-3.40×104 J
QH=-5.O2 x104 J
20.10. Un acondicionador de aire tiene un coeficiente de rendimiento de 2.9 en un día caluroso y utiliza 850 W de energía eléctrica. a) ¿Cuántos joules de calor elimina el sistema de aire acondicionado de la habitación en un minuto? b) ¿Cuántos joules decalor entrega el sistema de aire acondicionado al aire caliente del exterior en un minuto? c) Explique por qué sus respuestas a los incisos a) y b) son diferentes.
QH = QC + W
W= (850 J/s)(60.0 s) = 5.10×10 4J
a) Qc= K(W)= (2.9)(5.10×104 J) =1.48×10 5J
b) QH = QC + W=1 .48×10 5J + 5.10×104 J =1.99×10 5J
c) QH = QC + W , si QH > QC
20.11. A window air-conditioner unit absorbs9.80 X 104 J of heat per minute from the room being cooled and in the same time period deposits 1.44 X 105 J of heat into the outside air. (a) What is the power consumption of the unit in watts? (b) What is the energy efficiency rating of the unit?
P = W/t W = Qc + QH

Qc = 9.80 X 104 J QH = -1.44 X 105J
* W = 9.80 X 104 - 1.44 X 105 = -4.60 X 104 J
P = -4.60 X 104 / 60 = -767 W
* EER = 3.413 K
K = Qc / W = 9.80 X 104 / 4.60 X 104
K = 2.13
EER = 2.13 x (3.413) = 7.27

20.12. Una refrigeradora tiene un coeficiente de 2.4. la refrigeradora va a convertir 1.8 kg de agua a 25 °C a 1.8 kg de hielo a -5 °C en una hora. Que cantidad de calor debe remover del agua para...