Guia 3_primera Ley_2 2015 1

Universidad Nacional Experimental Politécnica de la Fuerza Armada Bolivariana
Núcleo Carabobo – Extensión La Isabelica
Ingeniería Petroquímica - IV semestre – Termodinámica I
Docente: Yurbelys Contreras
GUÍA DE EJERCICIOS PROPUESTOS:
P
PRIMERA LEY DE LA TERMODINÁMICA
TERMODINÁM
1. Un sistema consiste de 1 kg de agua que se usa en un ciclo de potencia, el cual sigue los siguientes procesos:Proceso 1-2:
2: calentamiento isobárico a 10 bar desde vapor saturado.
Proceso 2-3:
3: enfriamiento isocorico hasta 100ºC y 5 bar.
Proceso 3-4:
4: Compresión isotérmica con pérdida de calor de 515,8 kJ
Proceso 4-1:
1: Calentamiento isocorico.
a) Represente el sistema en un mismo diagrama Pv y Tv. b) Determine el calor y trabajo neto del ciclo.
Sol. 80 kJ
2. Un dispositivo cilindro-émbolo
émbolo contiene5 kg de vapor con una energía interna de 2709,9 kJ/kg, se le comunica
18,5 kJ de trabajo y 80 kJ de calor desde el entono al sistema en 5 min, lo que origina que la energía interna cambie
hasta 2659,6 kJ/kg. Determine la potencia neta trasferida
tras
en W. Sol. 1,17 W
3. Un depósito rígido y cerrado contiene 0,5 Kg de vapor saturado de agua a 4 bar. Se le suministra 70 KJ en forma
de calor y sele comunica trabajo mediante una rueda de paletas hasta que la presión del vapor alcanza 7 bar.
bar
Calcule la cantidad de trabajo realizado y su sentido. Represente el proceso en un diagrama Pv
Pv. Sol: +162 kJ
4. Un tanque cerrado y rígido contiene 2000 g de agua inicialmente a 80 ºC y una calidad de 60%, se trasfiere calor
hasta que el tanque solo contenga vapor saturado. Determine la cantidadde calor trasferido en kJ y la temperatura
final en ºC.
Sol. 94 ºC
5. Dos recipientes rígidos están separados por una división. El recipiente A contiene 2 kg de agua a 1 MPa y 300 ºC,
mientras que el recipiente B contiene 3 kg agua condensada al 50% con una temperatura de 150 ºC. Se retira la
división y los dos lados se mezclan hasta lograr el equilibrio a 300 KPa. Determine: La temperatura final yla
cantidad de calor trasferido
rido y su sentido. Sol. a) 134 ºC
6. Un gas realiza el siguiente ciclo termodinámico:
Proceso
CONDICIONES
1-2
isométrico a 0,028 m3
∆U = 26,4 kJ
2-3
Pv = ctte
U2 = U3
3-1
isobárico a 1,4 bar
V3 = 0,103 m3
a) Realice el diagrama Pv del ciclo, b) calcule el calor y trabajo neto del ciclo en kJ. Sol. -8,3 kJ
7. Se calienta agua en un recipiente cerrado de 1 m3 sobreuna estufa mientras es agitado por una rueda de paleta de
una tasa constante de 5 W por minuto. El agua inicialmente se encuentra como
como líquido saturado a 100 kPa para
luego expandirse isobáricamente hasta que se evapore toda su masa. Determine la cantidad de calor trasferido y su
sentido.
Sol. Qent = 1533 kJ
8. Un dispositivo aislado compuesto de cilindro-émbolo
cilindro
contiene 5 L de agualíquida
saturada a una presión constante de 175 kPa. El agua es agitada con una rueda de paletas
mientras fluye una corriente de 8 A por 45 min por una resistencia colocada en el agua. Si
la mitad del líquido se evapora durante este proceso a presión cons
constante
tante y el trabajo de la
rueda de paletas equivale a 400 kJ. Represente el proceso en un diagrama Pv y determine
el voltaje de la fuenterecordando que la potencia eléctrica es
y 1 Volt = Kg
m2/A s3. Sol. 224 Volt

9. Un dispositivo cilindro-émbolo
émbolo contiene agua 2,5 m3 a 1 MPa y 450 ºC, Esta se deja enfriar a presión constante
hasta que empieza a condensarse. Muestre el proceso en un diagrama Tv y determine: a) la temperatura final y la
cantidad de calor trasferido.
Sol. a) 179,88 ºC
10. Un dispositivo cilindro-émboloémbolo contiene agua 0,5 m3 a 200 kPa y 200 ºC, en este estado un
resorte lineal toca el émbolo pero no se ejerce fuerza sobre él. Se trasfiere calor lentamente al
vapor, lo cual provoca que la presión y el volumen sean 500 KPa
K y 0,6 m3, respectivamente.
Muestre el proceso en un diagrama Pv y determine: a) la temperatura final. b) el trabajo
realizado por el vapor y c) el calor total trasferido....