PRÁCTICA N° 4: TERMODINAMICA

FÍSICA II                                                                 PRÁCTICA N° 4:  TERMODINAMICA

1.-Un gas encerrado en un recipiente está a una presión de 1,5 atm y a un volumen de 4 m2. Determinar el trabajo realizado por el gas  cuando se expande a  presión constante hasta el doble de su volumen inicial.

2.-Un sistema se expande desde I a F por tres posibles procesos o trayectorias, como se  indica en la Fig.1. Calcular el trabajo realizado por el sistema a los largo de las trayectorias  IAF, IF y IBF.

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                                   Fig.1                                                                                            Fig.2

3.-Una muestra de un gas ideal de un mol se lleva a través de un proceso termodinámico cíclico, abca, como se muestra en la Fig.2.  El ciclo consta de tres partes: una expansión isotérmica, una compresión isobárica y un aumento de la presión a volumen constante. Determinar para todo el ciclo:   a) el trabajo neto realizado por el gas.   b) el calor neto transferido.

4.-Un mol de un gas ideal realiza un trabajo de 3 kJ sobre los alrededores al expandirse isotérmicamente a una presión final de 1 atm y a un volumen final de 25 L. Determinar el volumen inicial y la temperatura del gas.

5.-Si en el proceso de expansión  IF de la Fig.1 se transfiere al sistema 400 J, ¿cuál es el cambio  de su energía interna?; si se siguiera el proceso IAF, ¿cuánto calor se debería suministrar al sistema?

6.-Se comprime un gas de 9 L  a  2 L  isobáricamente a 0,8 atm. En el proceso se disipa 400 J de energía calorífica; determinar:   a) el trabajo realizado     b) el cambio de la energía interna.

7.-Se ha propuesto una planta termoeléctrica que haga uso del gradiente de temperatura en el océano. El sistema se ha diseñado para operar entre 20 ºC (temperatura de la superficie libre del agua) y 5 ºC (temperatura del agua a una profundidad de casi 1 km). Determinar:

a) la máxima eficiencia del sistema; ¿ofrece ventaja o nó la planta?                  

b) si la potencia de salida de la planta es de 7,5 MW, ¿cuánta  energía  térmica  se absorbe por hora?

8.-Una máquina térmica opera en un ciclo de Carnot entre  80 ºC  y  350 ºC.   Absorbe 20 kJ de calor de la fuente caliente  por ciclo. Si cada ciclo dura un segundo, calcular:

a) la máxima potencia de esta máquina    b) la cantidad de calor liberado en cada ciclo.

9.- Una planta generadora de electricidad  tiene una potencia de salida de 500 MW y utiliza vapor a 200 °C y agua de salida a  40 °C. Si el sistema opera con la mitad de la máxima eficiencia (de Carnot):    a) determinar  la  rapidez  con  la  que  se  libera  calor  al  medio  ambiente  y expresarlo en MW      b) si el calor liberado va un río cuyo caudal es de  1,2x105 kg/s, calcular el aumento en la temperatura del río.

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