Termodinamica

ESCUELA DE INGENIERÍA QUÍMICA (FIUCV) TERMODINÁMICA PARA INGENIEROS QUÍMICOS (5310) GUIA DE PROBLEMAS TEMA 4 SEGUNDA LEY DE LA TERMODINAMICA
1. Un ingeniero mecánico asegura haber desarrollado un motor de carro que para funcionar utiliza agua en lugar de gasolina. ¿cuál es su comentario sobre este hecho? 2. Describa un proceso imaginario que satisfaga la primera ley pero viole la segunda ley dela termodinámica. 3. Describa un proceso imaginario que satisfaga la segunda ley pero viole la primera ley de la termodinámica. 4. Describa un proceso imaginario que viole la primera ley y la segunda ley de la termodinámica. 5. Un ingeniero mantiene que ha aumentado la temperatura de una pequeña cantidad de agua hasta 150°C, transfiriendo calor desde un vapor a alta presión y 120°C. Es estorazonable? Porque? Asuma que ninguna bomba calorimétrica ni un refrigerador fueron utilizados en el proceso. 6. Considere la energía disipada por un computador en un cuarto. Cual es la mejor escogencia para un reservorio de energía térmica? 7. Es posible que una máquina térmica opere sin descargar calor a un reservorio de baja temperatura?. Explique. 8. Describa las dos maneras de determinar el trabajoneto producido por una máquina térmica. 9. Considere una olla con agua que se quiere calentar a) colocándola sobre una estufa eléctrica y b) introduciendo un elemento de calentamiento en el agua. Cual de las dos maneras es mas eficiente para calentar el agua? 10. Una máquina térmica que tenga una eficiencia del 100% necesariamente viola a) la primera ley y b) la segunda ley de la termodinámica?.Explique. 11. Están las eficiencias de todos los dispositivos productores de trabajo, incluyendo las plantas de potencia hidroeléctrica, limitadas por el postulado de Kelvin-Plank para la segunda ley?. 12. Una planta de potencia de vapor de 800 MW, la cual es enfriada por un río cercano, tiene una eficiencia térmica del 40 por ciento. Calcule la velocidad de transferencia de calor al agua del río.Será el verdadero valor de esta velocidad de transferencia de calor mayor o menor que este valor?. Porque? 13. El motor de un automóvil consume combustible a razón de 20 L/h y suministra 60 kW de potencia a los cauchos. Si el combustible tiene un valor de calentamiento de 44000 kJ/kg y un peso especifico de 0.8, determine la eficiencia del motor. 14. Una planta de potencia construida en 1987 fuediseñada para operar entre las temperaturas límites de 86°F en la superficie del océano y 41°F a una profundidad de 2100 pies. Cerca de 13300 gpm de agua de mar fría fue bombeada desde la profundidad del océano, a través de una tubería de 40 pulgadas de diámetro interno, como medio de enfriamiento. SI la temperatura del agua de

enfriamiento aumenta 6°C, calcule la máxima eficiencia térmica quepuede obtenerse en la planta, y la máxima cantidad de potencia que se puede generar. 15. Considere una cocina eléctrica de 3 kW en un área donde el costo unitario de electricidad y gas natural son $0.07/kWh y $0.60/therm, respectivamente. La eficiencia de una cocina eléctrica se puede considerar del 73%, mientras que para una cocina a gas es del 38%. Determine el consumo de energía para la cocinaa gas, si desea producir el mismo resultado que la cocina eléctrica; y el costo unitario de energía utilizada, para ambas cocinas. Nota: 1 therm = 29.3 kWh. 16. Un cuarto de ejercicios tiene 8 equipos de levantamiento de pesas que no necesitan motor, también tiene 4 caminadoras, cada una de ellas equipada con un motor de 2.5 hp. Los motores operan con un factor de carga de 0.7 y una eficiencia de0.77. Durante las horas de la tarde, todos los equipos están ocupados y se usan continuamente, además hay dos personas haciendo ejercicios livianos mientras esperan por uno de los equipos. Determine la velocidad el flujo de calor que recibe el cuarto, durante el tiempo descrito. 17. Cual es la diferencia entre un refrigerador y una bomba calorimétrica? 18. Cual es la diferencia entre un...