TERMODINAMICA

Universidad Nacional Experimental Politécnica de la Fuerza Armada Bolivariana
Núcleo Valencia – Extensión La Isabelica
Ingeniería Petroquímica
IV semestre – Período 1-2012
Termodinámica I
Docente: Lcda. Yurbelys Contreras
GUÍA DE EJERCICIOS PROPUESTOS: SEGUNDA LEY DE LA TERMODINÁMICA Y ENTROPÍA
1. Una máquina bitérmica que trabaja según un ciclo de Carnot tiene una eficiencia del 40% . Deuna fuente de calor
absorbe 6000 kJ/h, mientras expulsa calor a una fuente de calor que se encuentra a 15 ºC. Hallar la potencia neta
desarrollada y la temperatura de la fuente que cede calor.
Sol: 0,667 KW
2. Una maquina de Carnot trabaja entre un deposito caliente a 47 ºC y uno frio a -13 ºC. Si absorbe 0,5 KJ de calor en el
depósito caliente. a) ¿Qué cantidad de trabajo rinde la maquina?Si la misma máquina trabajando a la inversa funciona como refrigerador entre los mismos depósitos. b) ¿Qué cantidad de
trabajo debe aplicarse para extraer 1 KJ de calor del depósito frio?
Sol: a) 0,094 KJ; b) 0,231 KJ
3. Dos máquinas térmicas que funcionan según el ciclo de Carnot se disponen en serie. La primera máquina, A, recibe
calor a 927 ºC y expulsa calor a un depósito a la temperaturaT. La segunda máquina, B, recibe el calor que expulsa la
primera, y a su vez expulsa calor a un depósito a 27 ºC. Calcular la temperatura T si a) el trabajo de las dos máquinas son
iguales y b) las eficiencias de las dos máquinas son iguales.
Sol: a) 477 ºC
4. Una bomba de calor reversible se emplea para suministrar 120000 KJ/h a un edificio. El ambiente exterior se encuentra
a -6 ºC mientrasque el aire interior del edificio está a 26 ºC. Hallar a) el calor absorbido del exterior, b) la potencia
necesaria para ello y, c) el costo de la operación, si el kW h cuesta 7,5 céntimos y la bomba trabaja 12 horas al día.
Sol: a) 107157 KJ/h; b) 3,57 KW
5. Una de las máquinas más eficientes que se han construido opera entre 430º C y 1870º C, con una eficiencia de 42%.
Calcular: a) sueficiencia teórica máxima, b) su potencia de salida, si absorbe 1.4·105 J de calor cada segundo.
Sol: a) 67,2%, b) 58,8 kW.
6. El rendimiento de una planta de vapor internamente reversible es de 60%. El depósito frio recibe 1000 KJ en forma de
calor desde el fluido de trabajo a 17 ºC. Determine: a) El trabajo de la planta en KJ. b) la temperatura del fluido de trabajo
en ºC, mientras recibe calor.c) Una planta de vapor real que funciona entre las mismas temperaturas tiene un trabajo de
salida que es la mitad del trabajo de una planta de vapor internamente reversible, obténgase la variación de calor cedido,
con respecto al caro reversible con el mismo calor recibido.
Sol: a) 25 KJ, b) 452 ºC, c) 13 KJ
7. Un motor térmico funciona entre unas temperaturas de frontera de 500 ºC y 1400 ºC.El motor térmico precisa un flujo
de calor de 1300 KJ/s para producir una potencia neta de 600 KW. a) Muestre a partir de dato de rendimiento térmico si
este motor trasgrede la segunda ley de la termodinámica. b) Determine el flujo de calor cedido hacia los alrededores en
KJ/s por el motor real y por otro internamente reversible que le suministre el mismo flujo de calor y que funcione entre lasmismas temperaturas durante el suministro y la cesión de calor. c) ¿Cuál sería el COP de una bomba de calor internamente
reversible que funcione entre las mismas temperaturas?. d) Di los datos del motor térmico real fuesen validos cuando el
dispositivo funcionase como una bomba de calor. ¿Cuál sería su COP? Indique si este funcionamiento es posible o no.
Sol: b) 700 KJ ; 515 KJ , c) 1,86 , d)no
8. Una maquina térmica de Carnot recibe calor de un deposito a 900 ºC a una tasa de 800 KJ/min y cede calor de desecho
al ambiente que se encuentra a 27 ºC. Todo el trabajo que el motor se emplea para impulsar un refrigerador de Carnot, que
absorbe calor de un espacio refrigerado a -5 ºC y lo trasfiere al mismo ambienta a 27 ºC. Determine: a) la eficiencia
térmica del motor térmico y el...