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Guiá final termo
Termodinámica (Tecnológico de Monterrey)
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1. Dur Durante ante un proc proceso eso isoté isotérmic rmico o de adición de calo calorr de un ciclo de Carn Carnot ot se añaden 900 kJ de calor al fluido de trabajo de una fuente a 400°C. Determine el cambio de entropía del fluido de trabajo. 1.337 kJ/K 2. El radiado radiadorr de un sistem sistema a de calefacción calefacción de vap vapor or tiene un volumen de 20L y se llen llena a co con n va vapo porr de ag agua ua so sobr brec ecal alen enta tado do a 20 200k 0kPa Pa y 20 200° 0°C. C. En es ese e momento tanto las válvulas de entrada como de salida del radiador están cerradas. Poco después la temperatura del vapor disminuye a 80°C debido a
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la transferencia de calor al aire del cuarto. Determine el cambio de entropía del vapor durante este proceso, en kJ/K. -0.08071kJ/K Un disposit dispositivo ivo de cilin cilindro-émbo dro-émbolo lo contien contiene e 1.2 kg d de e gas nitr nitrógeno ógeno a 1 120kPa 20kPa y 27°C. Después el gas se comprime lentamente en un proceso politrópico 1.3 3 durante el que PV1. = constante. El proceso finaliza cuando el volumen se reduce a la mitad. Determine el cambio de entropía del nitrógeno durante este proceso. -0.06254 kJ/K Un disposit dispositivo ivo aislado de cilind cilindro-émbolo ro-émbolo contien contiene e inicialm inicialmente ente 300 L de aire a 120 kPa y 17 °C. Ahora se calienta el aire durante 15 min por un calefactor de resistencia de 200 W colocado dentro del cilindro. La presión de aire se mantiene constante durante este proceso. Determine el cambio de entropía dell ai de aire re,, su supo poni nien endo do a) ca calo lore res s es espe pecí cífi fico cos s co cons nsta tant nte es y b) ca calo lore res s específicos variable variables. s. 0.3880 kJ/K, 0.3870 kJ/K En una bomb bomba a de 10kW ent entra ra agua líqu líquida ida a una pr presión esión de 10 100 0 kPa y a una relación de 5 kg/s. kg/s. Determin Determine e la presión má más s alta que el agu agua a líquida puede tener a la salida de la bomba. Ignore los cambios de energía cinética y potencial del agua, y suponga que el volumen específico del agua será 0.001 m3/kg. 2100kPa Se com compr prime ime gas nit nitró róge geno no de 80 kP kPa a y 27 27°C °C hast hasta a 480 kPa medi median ante te un compresor de de 10 kW. Determi Determine ne la tasa de flujo má másico sico del nitró nitrógeno geno por el compresor, si el proceso de compresión es a) isentrópico, b) politrópico, con n=1.3, c) isotérmico y d) politrópico ideal de dos etapas con n=1.3 0.04800 kg/s, 0.05061 kg/s, 0.06268 kg/s, 0.05642 kg/s
7. 120 En una turbina ina deagas adiabátic ática auna ingre ingresan sanvelocidad. gase gases s de combust combustión 1540° 1540°F, F, psiaturb y salen 60 adiab psia con baja Trate a ión los agases de combustión como aire y asuma una eficiencia adiabática de 86%; determine la salida de trabajo de la turbina. 75.16 Btu/lbm 8. Entr Entran an gases de com combust bustión ión cali caliente entes s en la tob tobera era de un moto motorr de reacció reacción n a 260 kPa, 747°C y 80 m/s, y salen a una presión de 85kPa. Suponga una eficiencia adiabática de 92% y trate a los gases de combustión como aire, y determine a) la velocidad de salida y b) la temperatura de salida. 728.4, 786K
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9. Considere u una na planta termoeléc termoeléctrica trica de vap vapor or de agu agua a de 210 MW q que ue opera en un ciclo Rankine ideal simple. El vapor entra a la turbina a 10 MPa y 500°C y se enfría en el condensador a una presión de 10 kPa. Muestre el ciclo en un diagram diagrama a T-s con respecto a las líneas de saturación y determine a) la calidad del vapor en la salida de la turbina, b) la eficiencia térmica del ciclo y c) el flujo másico del vapor. 0.7934, 40.19%, 164.7kg/s 10. En Enttra rre efr frig ige eran antte 13 134 4a al co com mpreso sorr de u un n re refr friigerad ado or a 10 100 0 kP kPa a a 3 razón de 0.5 m /min y sale a 0.8 MPa. Muestre el ciclo en un diagrama T-s con resp con respec ecto to a la las s lí líne neas as de sa satu tura raci ción ón,, y de dete term rmin ine e a) la en entr trad ada a de pote po tenc ncia ia al co comp mpre reso sor, r, b) la tasa tasa de rem emo oció ión n de calo alor del es esp pac acio io refrigerado refrigera do y c) tasa de ganancia de calor en la línea entre el evaporador y el compresor. 1.87 kW, 6.015 kW, 7.885 kW 11.
Compruebe lla a v va alidez d de e lla a rre elación d de e M Ma axwell
( ) ( ) para el ∂ v
∂ s
∂P
=−
T
∂ T
P P
refrigerante 134a a 50°C y 0.7MPa 12.. 12 De Dete term rmin ine e el ca camb mbio io en la ental ntalpí pía a d del el aire aire,, en kJ kJ/k /kg, g, c cua uand ndo o s suf ufre re un cambio de estado de 100 kPa y 34°C a 800 kPa y 420°C usando la ecuación de estado P(v-a)=RT donde a=0.01 m3/kg, y compare el resultado con el valor obtenido usando la ecuación de estado para gas ideal. 400.3 kJ/kg, 407.3 kJ/kg 13. Es Esti tim me el co coef efiicien cientte de Jo Jou ulee-Th Tho omso son n pa parra re refr friiger era ante 1 13 34a a 40 psia y 60°F 0.322R/psia 14. Se comprime adiabáticamente N2 en un compresor de flujo estacionario, de 0.5MPa y -46°C a 10.2MPa y 232°C, a razón de 0.5 kg/s. Usando las cartas generalizadas, determine la entrada necesaria de potencia al compresor. 147kW
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