Guia Ejercicios Propuestos Tema Iii

Universidad Nacional Experimental
“Francisco de Miranda”
Área de Tecnología
Termodinámica Básica
Prof. Ing. Isaac Hernández
Ejercicios Tema III
1) Un cilindro provisto de un pistón, tiene un volumen de 0.1 m 2 y contiene 0.5 kg de
vapor a 0.4 MPa. Se transfiere calor al vapor hasta que la temperatura es de 300
°C mientras que la presión permanece constante. Determine la transferencia de
calor yel trabajo en el proceso.
2) Un cilindro vertical tiene un pistón de 90 kg sujeto por un perno, el cual retiene a
10 L de R-134ª a 10ºC con 90% de calidad. La presión atmosférica es de 100
kPa, y el área transversal del cilindro es de 0,006 m 2, se retira el perno y se
permite que el pistón se mueva y llegue al reposo con una temperatura final de
10ºC para el R-134a. Determine:
a) Presión Final 2b) Volumen Final
c) Trabajo Realizado.
Sugerencia W (peso)=m*g

P atm
g

3) Un cilindro contiene 2 Lbm de amoníaco, tiene un pistón con una carga externa.
Inicialmente el amoníaco se encuentra a 280 psia, 356 ªF, se enfría a vapor
saturado a 100ªF, y se enfría aún más hasta 70ªF, punto en el cual la calidad es
del 50%. Encuentre el trabajo del proceso considerando que la relación de
presión frenteal volumen es lineal.
a) Muestre el proceso en un diagrama P –v
b) Trabajo realizado en el proceso.
4) Un gas en un recipiente esta a una presión de 1.5 atm y un volumen de 4 m 3,
¿Cuál es el trabajo realizado por el gas cuando?
a) Se expande a presión constante hasta el doble de su volumen inicial
b) Se comprime a presión constante hasta un cuarto de su volumen inicial.
5) Un dispositivo cilindroembolo contiene 16 Lbm de vapor de agua sobrecalentado,
a una presión de 40 Psia y una temperatura de 600 °F. Luego el vapor se
empieza a enfriar a presión constante, hasta llegar a convertirse en una mezcla
con una calidad del 30%. Determine el trabajo durante este proceso.

6) En un dispositivo Cilindro pistón, se condensa isotérmicamente un vapor saturado
a 200°C hasta llegar a el estado deliquido saturado. Si la presión del cilindro es
de 1.5 MPa y la masa contenida en el mismo es de 6Kg. Calcular el trabajo y el
calor transferido en este proceso
7) Un conjunto cilindro pistón contiene 5 Kg de agua a 100°C con una calidad de
20%. El pistón de 75 Kg descansa sobre unos topes y la presión exterior es de
100 Kpa y el área del cilindro es de 24,5cm 2. Se adiciona calor hasta que elagua
alcanza un estado de vapor saturado. Determine:
a) Volumen inicial.
b) Trabajo en el sistema.
c) El calor en el sistema.
8) A una turbina entra vapor sobrecalentado a una presión de 1000 Psia y una
temperatura de 900°F. A la salida de la dicha turbina sale vapor saturado a una
presión de 5 Psia y un flujo másico de 45000 Lbm/H. Si se desprecia la
trasferencia de calor calcular: La potencia(Trabajo) generada por la turbina.
9) Una turbina de vapor de agua funciona entre unas condiciones de entrada de 30
bar, 400 °C a 160 m/s y una salida correspondiente a vapor saturado a 0.7 bar y
una velocidad de 100 m/s. El flujo másico es de 1200 kg/min, y la potencia de
salida es de 10800 KW. Determinar la magnitud y el sentido del calor transferidos
en KJ / min, si la variación de energía potenciales despreciable.

10) El objetivo de una tobera es producir una corriente de fluido de alta velocidad a
expensas de su presión. A una tobera aislada entra vapor sobrecalentado de
amoníaco a 20 ªC y 800 kPa, con baja velocidad, y a razón constante de 0,01
kg/s. El amoníaco sale a 300 kPa con una velocidad de 450 m/s. Determine:
a) la temperatura a la salida
b) Área de Salida de la tobera.
11) Unatubería con R-134a a 300 K y 0,5 MPa, se conecta a una turbina que
descarga a un depósito cerrado de 50 m 3 que inicialmente esta vacío. La turbina
funciona a una presión del depósito de 0,5 MPa, punto en el cual la temperatura
es 249,15 K.
Determine:
a) Trabajo realizado en la turbina suponiendo que el proceso es adiabático.
12) Considere un difusor al que entra aire a 100 kPa y 300K, con una...