Segunda ley y aplicaciones de la termidinámica

El flujo de descarga de calor al medio ambiente es de 115500 kJ/h para un aire acondicionado que extrae calor de una oficina a 1817 kJ/min. La potencia eléctrica que requiere este equipo, en kJ/h, es de:

Debemos aplicar la formula w=Qc-Qf

Recopilación de datos

Qc=115500

Qf=-1817kj/min

w=?

Se debe hallar w

Convertimos -1817kj/〖min 〗⁡〖en kj/h〗

Entonces decimos que (-1817kj)/min*(60 min)/(1 h)=-109020kj/h

Qf=-109020kj/h

w=115500kj/h-109020kj/h= 6480 kj/h

Entonces decimos que

W=6480 kj/h

Un aceite tiene una capacidad calorífica de 1.3 kcal/ (kg.K), se alimenta a un intercambiador a razón de 133 kg/h y 80 ºC para ser enfriado hasta 48 ºC. Para esto se utiliza agua que e encentra a 23 ºC y sale a 79 ºC. La capacidad calorífica del agua es de 1.0 kcal/ (kg.K). el agua requerida para este proceso de enfriamiento, en kg/h, es:

Debemos aplicar la formula Q ̇= m ̇cp(T2-T1) para hallar Q ̇L

Recopilación de datos

m ̇=133kg/h

cp=1,3 kcal/(Kg.K)

〖T1〗_L=80°c convertimos a kelvin 〖T1〗_L=80+273,15=353,15

〖T2〗_L=53°c convertimos a kelvin 〖T2〗_L=48+273,15=321,15

Reemplazamos en la formula

Q ̇_L= 133kg/h*1,3 kcal/((kg*K))*(321,15K-353,15K)=-5.532,8kcal/h, esto se da al cancelar términos semejantes.

Q ̇_L=-5.532,8kcal/h

Debemos aplicar la formula (-Q) ̇= m ̇cp(T2-T1) para hallar el H_(2 ) O requerida para este proceso, en kg/h, o sea m ̇ del H_(2 ) O

Datos preliminares

Q ̇_L=(-Q) ̇_H2O, donde Q ̇_L=-5.532,8kcal/hentonces Q ̇_H2O=5.532,8kcal/h

〖cp〗_H2O=1.0kcal/(Kg.K)

〖T1〗_H2O=23°c convertimos a kelvin 〖T1〗_H2O=23+273,15=296,15

〖T2〗_H2O=79°c convertimos a kelvin 〖T2〗_H2O=79+273,15=352,15

Entonces lo que debemos hallar es (m ̇_H2O ) ̇ la formula nos queda así:

-m ̇H_2 O= (-Q ̇H_2 O)/(〖cp〗_H2O*(〖T2〗_H2O-〖T1〗_(H2O)) )

Reemplazamos en la formula

-m ̇H_2 O= (5.532,8 kcal/h)/(1 kcal/((kg*K))*(352,15k-296,15k))=98,8kg/h, esto se da al cancelar términos semejantes.

Entonces la respuesta final es -m ̇H_2 O=98,8kg/h

Un gas a 27 ºC y 133 kPa fluye a 89 m/s a través de un área de 0.08 m2. La masa molar de este gas es 28.8 g/mol. El flujo másico de este gas, en kg/min, es:

Asumiendo que es un gas ideal:

Donde M es la masa molar y W será la masa

Como el numero de moles está en función del tiempo el flujo másico es igual a: Mn=W

. Un pistón contiene 15 moles de un gas a 153 kPa el cual se expande isotérmicamente hasta que la presión final llega a 123.2 kPa. El cambio de entropía que ha sufrido este gas, en J/K, es:

Tenemos los siguientes datos:

P_1=153 kPa

P_2=123,2 kPa

n=15 mol

Debemos aplicar la formula

∆S=-nRln(V_2/V_1 )⇒Rln(P_2/P_1 )

Reemplazamos:

S=(-15mol*8,314 J/(mol.K))ln(123,2/153)

Resolvemos

∆S=(-15mol*8,314 J/(mol.K))ln(0.805)

∆S=(-124.71 J/K)ln(0.805)

∆S=27.015J/K

El cambio Entropico es de 27.015 J/K

En un ciclo, el calor que recibe de una fuente de temperatura alta es 1238.1 kcal y el calor que cede a una fuente de temperatura mejor es 780 kcal. La eficiencia de este ciclo es

Debemos aplicar la formula:

n=W/Q_c

Para ello debemos hallar primero W, para lo cual utilizamos la siguiente fórmula:

W=Q_c-Q_f

Reemplazamos:

W=1238,1kcal-780kcal=458,1Kcal

Luego aplicamos:

n=W/Q_c

Nuevamente reemplazamos:

n=W/Q_c =458.1/1238.1=0.37 n=0,37

3. RESUMEN DE FÓRMULAS PRINCIPALES

Juan Gabriel Sastoque Orjuela

UNIDAD 2: SEGUNDA LEY Y APLICACIONES DE LA TERMIDINÁMICA

CAPITULO 4 SEGUNDA LEY DE TERMIDINAMICA

LECCÍÓN 16: Aplicación de la primera ley en gases ideales

W=-Q=-n.R.T In V_2/V_1

∆H=∆U+∆(P.V)=0

dP/P+γdV/V=0

LECCIÓN 17: Segunda ley de la termodinámica

η=1- Q_f/Q_c

LECCIÓN 18: Segunda ley de la termodinámica (CONTINUACIÓN)

Q_1+Q_2=-W

N= (Q_1-Q_2)/Q_1 =(T_1-T_2)/T_1

LECCIÓN 19: Entropía

〖δQ〗_R/T=dS

S_(2(V_2,P_2))-S_(1(V_1,P_1))=C_P.Ln(V_2/V_1 )+C_V.Ln(P_2/P_1 )

LECCIÓN 20: Entropía (CONTINUACIÓN)

〖∆S〗_(gas= ∫_(V_1)^(V_2)▒〖(n.R.T.)/(T.V.).Dv=n.R ∫_(V_1)^(V_2)▒〖dV/V=n.R.Ln(V_2/V_1 )>0〗〗)

CAPÍTULO 5 CICLOS TERMODINÁMICOS

LECCIÓN 21: La máquina de vapor Ciclo

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