problematermo2014

 http://ing.unne.edu.ar/download.htm/Problemas de Termodinamica1.doc
PROBLEMAS DE TERMODINÁMICA
serie n° 1 – entropia

1.1 Utilizando aire como sustancia de trabajo (fluido intermediario), que en el estado inicial se encuentra a una presión p1 = 1 bar, ocupando un volumen v1 = 0,9 m3/ Kg, se describe un ciclo termodinámico constituido por:
– una compresiónisocórica, hasta una presión final p2 = 4 bar
– una expansión isotérmica hasta la presión de 1 bar
– una compresión isobárica hasta las condiciones iniciales.
Se desea saber a) la variación de entropía del proceso y b) si antes de determinar la variación de entropía por cálculos numéricos se puede prever su valor.

1.2 En un termotanque se calientan 80 lts de agua desde 16 ° C hasta 60 ° C apresión ambiente. Posteriormente se ocupa esa cantidad de agua que se enfría hasta la temperatura ambiente que es de 18 ° C. Establecer si el proceso es reversible o irreversible, considerando:
a) que el calor suministrado para el calentamiento es absorbido íntegramente por el agua.
b) que no se tiene en cuenta el calor cedido por el elemento o sustancia para el calentamiento y c) que elconjunto termotanque-baño es un sistema aislado (universo físico).


1.3 En un compresor alternativo de simple efecto, perfectamente refrigerado por agua, lo que permite suponer que el proceso se realiza en condiciones isotérmicas, se comprimen 20 Kg de aire/hora, que inicialmente se encuentran a la presión de 1 bar y 18 ° C de temperatura, hasta una presión final de 10 bar. El agua de refrigeracióna la entrada de la camisa del compresor tiene una temperatura de 16°C y a la salida una temperatura de 18ºC, siendo la circulación isobárica. Determinar la variación de entropía del universo.

1.4 En un intercambiador de calor, que trabaja en contracorriente, se desea recuperar la energía en forma de calor que contienen los gases de combustión de una caldera, para calentar un cierto caudalde aire que llega al intercambiador a 50 ° C. Los gases de combustión que llegan al intercambiador tienen una temperatura de 600° C, saliendo del mismo a 350 ° C. El aprovechamiento del calor cedido por los gases (eficiencia del intercambiador) es del 85 %, es decir que se pierde al medio ambiente un 15 %. La temperatura ambiente es de 20 ° C. Determinar la variación de entropía del proceso(universo).
Considerar para simplificar los cálculos a) que el caudal másico de los gases y el caudal másico del aire son iguales, b) que sus propiedades termodinámicas también son las mismas c) que la circulación de los gases es isobárica.

1.5 PROBLEMA PROPUESTO: Una masa de oxígeno de 5 kg se encuentra a 30ºC y se la calienta isobáricamente hasta la temperatura de 150ºC, poniéndola encontacto con una fuente de calor cuya temperatura se mantiene constante en 150ºC. Suponiendo que el Cp del oxígeno vale: Cp = 0,2193 Kcal / Kg * ºC, determinar:
a. la variación de entropía del sistema (oxígeno)
b. la variación de entropía del medio (fuente)
c. la variación de entropía del conjunto o universo.

serie n° 2 – entropia

2.1 Un kg. de aire es comprimido desde la presión de 1 bar y20 ° C de temperatura hasta 7 bar y 200° C. a) Demostrar analíticamente que la entropía es función de estado. b) Determinar la variación de entropía del sistema, del medio y del universo suponiendo que el compresor de aire se refrigera con 30 litros de agua que circulan ingresando a 20ºC y saliendo del compresor a 25 ºC.


2.2 Una pava conteniendo 2 lts de agua a 18 ° C se lleva a 60 ° C. Elcalentamiento se realiza en una cocina a gas, cuya temperatura de llama es 500 °C. Determinar la variación de entropía del sistema, del medio y del universo.


2.3 Utilizando aire como sustancia de trabajo, una máquina térmica describe un ciclo de CARNOT. El estado inicial está definido por una presión de 25 bar y 700 ° C de temperatura. Se fijan como valor de las presiones: el final de la...