Termodinamica

1. Defina la primera ley de la termodinámica y de un ejemplo del cumplimiento de ella, haciendo el análisis del funcionamiento de un ventilador. (+0,3)

2. El La ecuación que describe análisis de energía para los sistemas cerrados se puede escribir como Q-W=∆U, esta afirmación es verdadera? Por qué? (+0,3)

6. Un globo se comporta de modo que la presión en su interior es proporcional a la raíz cuadrada del diámetro. Contiene 2 kg de aua a 107°C con calidad del 100%. Se calienta el globo de modo que el agua alcanza una presión final de 150Kpa.

Encuentre: (+1,5)

La temperatura final.

Represente el proceso en un diagrama PV

El trabajo realizado durante el proceso

La transferencia de calor durante el proceso.

10. Defina calor específico y determine su relación con entalpía y Energía Interna. (+0,1)

11. Qué es trabajo de frontera? (+0,1)

12. Se transfiere calor hacia un cilindro pistón que contiene 0,5 kg de aire hasta que su temperatura aumenta 5°C. Determine el calor transferido durante el proceso. (+0,3)

13. Un cilindro abierto, de 10 metros de altura y A_base=0,1 (m^2), contiene agua a 20 °C en la parte superior y 2 kg de agua a 20 °C por debajo de un pistón flotante, delgado y aislado, de 198,5 kg, como se muestra en la figura. Suponga que P_o y g tienen valores estándar. Ahora se agrega calor al agua que está debajo del pistón, de modo que esta se expande y empuja el pistón hacia arriba, lo que provoca que el agua en la parte superior se derrame por el borde. Este proceso continua hasta que el pistón llega a la parte de arriba del cilindro. Determine:

El estado final del agua que está debajo del pistón (T, P,v), El calor que se agregó durante el proceso. (+2.0)

Dibujar el diagrama P-v y T-v.

14. Se tiene un sistema como el mostrado en la figura. Es una cámara cúbica de lado L=3m. En su interior hay aire a 25°C y 101,325 KPa; se han instalado dos tanques iguales cuya capacidad es de 3m3, comunicados por una válvula que inicialmente se encuentra cerrada. En el Tanque A hay agua a 3MPa A 900°C. El tanque B cuenta con un émbolo adiabático de 1m2 de área unido a un resorte de K=120KN/cm, cuando la válvula esta cerrada la presión arriba del émbolo es cero, mientras que en el lado del resorte hay aire a 25°C, el aire se encuentra a una presión que es equilibrada por el resorte que se ha estirado 8 cm.

Se abre la válvula de modo que la masa de agua se distribuye entre los dos tanques y la presión inducida en el tanque B, empuja el émbolo y lo desplaza 10 cm, haciendo pasar el resorte por su posición de reposo y comprimiéndolo, esto da como resultado la uniformidad de propiedades dentro de los dos tanques y un calentamiento del aire contenido en el lado del resorte hasta una temperatura de 100,5 °C.

Determine:

1. La masa de aire en la cámara principal, la masa de aire en el lado del resorte abajo del émbolo, la masa de agua dentro de los tanques.

2. La temperatura final del Aire circundante en la cámara principal.

3. La variación de la Energía interna del aire.

4. CONSIDERE que El aire se comporta como un gas ideal, calcule el valor del coeficiente politrópico, del proceso de compresión, que se lleva a cabo el lado del cilindro que contiene el aire y el resorte. +(3.0)

Nota: Desprecie la masa del émbolo, y el espacio que ocupan

el ducto y la válvula

15. Se tiene un dispositivo cilindro pistón conectado a un tanque esférico de diámetro equivalente a 124,1 cm. En la cámara B se tienen 0,871 Kg de aire a 100 Kpa, mientras la cámara A se encuentra completamente vacía. El tanque esférico

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