Guía termo

PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATOLICA DE CHILE
FACULTAD DE INGENIERIA
DEPARTAMENTO DE INGENIERIA QUIMICA Y BIOPROCESOS
IIQ-1003 TERMODINÁMICA

Guía de Ejercicios N°1
1. Un vapor fluye por una válvula y luego por una
turbina, que está conectada a un generador
eléctrico. Considerando la válvula y la turbina
como un sistema, identifique los lugares de
importancia donde el sistema interactúa conlos alrededores y describa los eventos que
ocurren
dentro
del
sistema.
Repita
nuevamente todo el análisis considerando en el
sistema la válvula, la turbina y el generador.
2. Un sistema consiste en agua líquida esta en equilibrio con una mezcla de aire y vapor de
agua. ¿Cuántas fases están presentes? ¿El sistema consiste en una sola substancia pura?
Explique. Repita el análisis para unsistema de hielo y agua líquida en equilibrio con una
mezcla gaseosa de aire y vapor de agua.
3. Oxígeno líquido esta en equilibrio con oxígeno estado gaseoso en un sistema cerrado.
¿Cuántas fases están presentes? El sistema sufre un proceso en el cual parte del líquido es
vaporizado. ¿Puede el sistema ser visto como una substancia pura durante el proceso?
Explique.
4. Un sistema consiste enagua líquida que sufre un proceso, el cual al final una parte del
líquido se congela y el sistema queda finalmente con un contenido de hielo y agua líquida.
¿Puede el sistema ser visto como una substancia pura durante el transcurso del proceso?
5. Un tanque está dentro de otro tanque;
cada uno de ellos posee aire. En el
tanque A se encuentra dentro del
tanque B y se puede leer 1.4 bar. Eltubo-U conectado al tanque B posee
mercurio. Usando los datos del
diagrama, determine la presión absoluta
adentro del tanque A y del tanque B. La
presión atmosférica alrededor del
tanque B se puede considerar como 101
kPa. La aceleración de gravedad es g = 9,81 m/s2.
IIQ 1003 / Semestre 2014-I/ Guía Ejercicios N°1

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IIQ-1003 TERMODINÁMICA
6. Aire está contenido en un pistón vertical de forma
cilíndrica; la parte de arriba del pistón tiene una
masa de 10 kg, el cual está unido a un resorte y
expuesta adicionalmente a una presión
atmosférica de 1 bar. Inicialmente la parte inferior
del pistón esta en x = 0 y el resorte ejerce una
fuerza insignificante en elpistón. Posteriormente
una válvula es abierta y entra aire en el sistema
(cilindro) de un sistema anexo, logrando que el
volumen interior del cilindro aumente por 3.9 x 10-4 m3. La fuerza ejercida por el resorte a
medida que el aire logra la expansión varia linealmente en x de acuerdo a Fr = kx. Donde k =
10000 N/m. La cara del pistón tiene un área de 7.8 x 10-3 m2. Ignorando la fuerza de fricciónentre el pistón y la pared del cilindro, determine la presión del aire en el cilindro, en bares,
cuando el pistón está en su posición inicial y en su posición final. Considere la aceleración de
gravedad como g = 9.81 m/s2.
7. Considere un manómetro inclinado con una inclinación de
θ con la horizontal. ¿Qué ventajas tiene un manómetro
inclinado con respecto a un manómetro de tubo U?Explique.
8. Mil kg de gas natural a 100 bar y 255 K son guardados en un tanque. Si la presión es p el
volumen especifico v y la temperatura T del gas están relacionados por la siguiente
expresión (ecuación de estado, relaciona propiedades del estado del sistema)

Donde v está en m3/kg, T en K, y p en bar, determine el volumen del tanque en m3. También
grafique la presión p versus el volumenespecifico v para las isotermas de T = 250 K, 500 K y
1000 K.
9. La relación entre la resistencia R y la temperatura T de un termistor es aproximadamente:



R = R0 ⋅ exp  



 1 1 

⋅ −  
 T T0  


Donde R0 es la resistencia en ohmios (Ω), medida a la temperatura T0 (K) y β es una
constante del material con unidades de K. Para un termistor particular R0 = 2.2 Ω para...