Problemas Termodinamica

I. Sección de Problemas

1. Un sistema cerrado sufre un proceso a presión constante. El volumen del sistema se duplica de 1 m3 a 2 m3 y se agregan 200 kJ de calor al sistema. Si no se efectúa trabajo, excepto de desplazamiento de la frontera y la presión permanece constante a 101.3 kPa (1 atm) durante el proceso, ¿cuál es el cambio en la energía interna del sistema. (98.7 J)

2. Se transfiere calor a un fluido de masa m cuyo volumen crece a presión constante de 21 bar. Suponga que el fluido es aire (Cv=0.718 kJ/kg K, R=0.287 kJ/kg K) y que T1=725 K y T2=1100 K. Suponga que hay resistencia completa a la expansión de fluido. Determine en kJ/kg: a) Trabajo, b) Variación de energía y c) Calor transferido. (108 kJ/kg, 269 kJ/kg, 377 kJ/kg)

3. Suponga que el aire en el ejercicio 2 empuja realmente contra una carga que es sólo igual a una presión de frontera de 15 bar que presenta resistencia a la expansión del aire. Defina el aire como el sistema y suponga que T1, T2 y el cambio de volumen que ocurre son los mismos que en el ejercicio 2. Determine en kJ/kg: a) Trabajo, b) Variación de energía y c) Calor transferido. (76.9 kJ/kg, 269 kJ/kg, 346 kJ/kg)

4. Se transfiere calor a un fluido de masa m cuyo volumen permanece constante. La presión inicial del fluido es de 21 bar. Suponga que el fluido es aire y que T1=725 K y T2=1100 K. Determínese en kJ/kg: a) Trabajo, b) variación de energía y c) Calor transferido. (0, 269 kJ/kg, 269 kJ/kg)

5. Un sistema cerrado, sufre un proceso politrópico del estado 1 al 2. El sistema es aire (gas ideal) inicialmente a 100 kPa y 300 K. El volumen del sistema se reduce de 2 a 1 m3 durante el proceso, y el índice politrópico ɣ=1.3 para el proceso. Se supone un valor constante de Cv=0.718 kJ/kg para el aire durante el proceso. Calcule: a) La presión y la temperatura del estado 2, b) El trabajo hecho por el sistema durante el proceso, c) La variación de energía y d) El calor agregado al sistema durante el proceso. R=287 (N m/kg K) o (J/kg K), PV=mRT considerar . (246.2 kPa, 369.3 K, -154kJ, 115.586 kJ, -38.4 kJ)

6. Considere el diagrama P-V que se muestra en la figura. Partiendo del punto A, una muestra de 2 lt de gas absorbe 800 J de calor, provocando un incremento en la presión de 1x105 a 2x105 Pa. A continuación el gas se expande de B a C, absorbiendo una cantidad adicional de calor de 200 J mientras su volumen aumenta a 5 lt. (a) Determine el trabajo neto realizado y el cambio de energía interna para cada uno de los procesos AB y CD. (b) ¿Cuál es el trabajo neto y el cambio de energía para el proceso ABC? (c) ¿Qué clase de procesos se ilustran por medio de AB y BC? (0, 800 J; 600 J, -400 J; 600 J, 400 J)

7. Una máquina térmica que funciona entre 200 0C y 80 0C alcanza un 20 % de su rendimiento teórico máximo. ¿Cuánta energía debe

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