LEY CERO, TRABAJO Y PRIMERA LEY DE LA TERMODINÁMICA

UNIDAD 1: LEY CERO, TRABAJO Y PRIMERA LEY DE LA TERMODINÁMICA

Trabajo Individual - Fase I

Grupo # 55

JAIRO ANÍBAL MÁRQUEZ MARTÍNEZ - 79.980.187

Profesor tutor:
LUIS CARLOS VELOZA GOMEZ

Termodinámica – 201015
Escuela de Ciencias Básicas, Tecnología e Ingeniería
Universidad Nacional Abierta y a Distancia – UNAD

Bogotá D.C., septiembre 26 de 2015

EJERCICIOS RESUELTOS

1. Un sistema cerrado pasa por un proceso en el que no hay cambio de energía interna. Durante este proceso, el sistema produce la cantidad de trabajo indicada para su grupo en la Tabla 1. Calcule el calor transferido durante este proceso, en Julios.

Datos: Calidad de trabajo en BTU = 52.4

Desarrollo: Teniendo en cuenta que es un sistema cerrado y el trabajo producido se encuentra en una magnitud métrica inglesa, se realiza solo la conversión de unidades:

[pic 1]

Por tanto:

[pic 2]

Respuesta: Es decir que el Calor transferido durante el proceso es de 55 284.9344 Julios.

1. El dióxido de carbono contenido en un dispositivo de cilindro-émbolo se comprime de 0.3 a 0.1 m3. Durante el proceso, la presión y el volumen se relacionan con P = a * V-2, donde la constante a toma el valor asignado a su grupo en la Tabla 1. Calcule el trabajo efectuado sobre el dióxido de carbono durante este proceso.

Datos: Valor de la constante a en kPa*m6 = 4.5

Desarrollo: Se puede decir que es un proceso politrópico, ya que durante el proceso la presión y el volumen se relacionan con:

[pic 3]

Reemplazando los valores para hallar las presiones P1 y P2:

[pic 4]

[pic 5]

Para hallar el trabajo realizado aplicamos la ecuación:

[pic 6]

Reemplazando los valores:

[pic 7]

[pic 8]

[pic 9]

[pic 10]

Respuesta: Es decir que el trabajo efectuado sobre el dióxido de carbono durante el proceso es de -30 Kilojulios, es negativo ya que el trabajo es realizado sobre el sistema y no por el sistema.

1. La masa de aire asignada a su grupo en la Tabla 1, se encuentra a 150 kPa y 12°C y está confinada dentro de un dispositivo de cilindro-émbolo hermético y sin fricción. A continuación se comprime hasta una la presión final asignada a su grupo en la misma tabla. Durante el proceso, se retira calor del aire de tal modo que permanece constante la temperatura en el interior del cilindro. Calcule el trabajo consumido durante este proceso.

Datos: Masa de aire en kg = 6.3 y Presión final en kPa = 400

Desarrollo: Al permanecer la temperatura constante, se deduce que es un proceso isotérmico. La composición del aire contiene un 78.09% N2, 20.95% O2, 0.93% Ar y 0.03% CO2. Se halla la masa molar, dividiendo en 100, multiplicando los porcentajes por el peso atómico y sumando estos resultados, para obtener el total de moles por gramo:

[pic 11]

[pic 12]

Con este valor se puede hallar los moles contenidos en la masa de aire de 6300g:

[pic 13]

Se utiliza la ecuación de estado PV=nRT para hallar el volumen inicial V1 y el volumen final V2.

[pic 14]

[pic 15]

[pic 16]

[pic 17]

Por último, para hallar el trabajo se aplica la ecuación:

[pic 18]

Reemplazando los valores:

[pic 19]

[pic 20]

Respuesta: Por tanto se puede decir que el trabajo consumido durante el proceso es de
-505.6157 Kilojulios, negativo porque es aplicado sobre el sistema.

1. En una turbina de flujo estacionario, se expande aire de 1 000 kPa y 600°C en la entrada, hasta 100 kPa y 200°C en la salida. El área y la velocidad de entrada se indican en la Tabla 1 de acuerdo al número de su grupo, la velocidad de salida es 10 m/s. Determine la tasa de flujo de masa, y el área de la salida.

Datos: Área de entrada de la turbina en m2 = 0,26 y Velocidad de entrada en la turbina en m/s=22.

Desarrollo: Si se trata de un flujo estacionario, se refiere a que el mismo flujo másico que entra es el mismo que sale del sistema, entonces:

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