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TERMODINÁMICA TAREA SEMANA 3 NOMBRE: Primera Ley de Termodinámica RECURSOS NECESARIOS PARA REALIZAR LA TAREA: 1. Contenidos de la semana 3 – 3  – Primera  Primera Ley de Termodinámica. 2. Recursos adicionales: Tablas de propiedades termodinámicas disponible en semana 2, glosario de la semana. INSTRUCCIONES: 1. Leer la tarea Primera Ley de Termodinámica 2. Leer contenidos Leer contenidos de la semana 3. 3. Revisar el Revisar el material complementario disponible en recursos adicionales. 4. Las respuestas a las preguntas de la tarea deben ser una elaboración propia. Usted se apoyará en los contenidos de la semana y también puede hacerlo con otros textos, pero siempre debe identificar los autores y citar las fuentes. Recuerde agregar la bibliografía al final de la tarea en formato APA. Cuide su redacción y ortografía. Puede consultar en el Foro Novedades el documento de Normas APA. DESARROLLO DE LA TAREA: Responda argumentadamente las siguientes interrogantes: 1. En un día cálido de verano, un estudiante pone en marcha su ventilador cuando sale de su habitación por la mañana. Cuando regrese por la tarde, ¿el cuarto estará más caliente o más fresco que los cuartos vecinos? ¿Por qué? Suponga que todas las puertas y ventanas se mantienen cerradas? (0,5 puntos). 2. Un difusor es un dispositivo adiabático que disminuye la energía cinética del fluido al desacelerarlo. ¿Qué sucede con esa energía cinética perdida? (0,5 puntos). 3. ¿Cómo se comparan las energías de un fluido que fluye y un fluido en reposo? Describa las formas específicas de energía asociada en cada caso (0,5 puntos). 4. Alguien propone el siguiente sistema para enfriar una casa durante el verano: comprimir el aire exterior normal, dejarlo enfriar a la temperatura del exterior, pasarlo por una turbina e introducirlo en la casa. Desde el punto de vista termodinámico, ¿es lógico el sistema que se propone? Argumente su respuesta (0,5 puntos). 5. Aire fluye de manera estacionaria a 300 K y 100 kPa en un secador de cabello, que tiene una entrada de trabajo eléctrico de 1500 W. Debido al tamaño de la toma de aire, la velocidad de entrada del aire es despreciable. La temperatura y la velocidad del aire a la salida del secador son 80°C y 21 m/s, respectivamente. El proceso de flujo es

tanto a presión constante como adiabático. Suponga que el aire tiene calores específicos constantes evaluados a 300 K (ver figura). a. Determine el flujo másico del aire al secador, en kg/s. (0,5 puntos). b. Determine el flujo volumétrico del aire a la salida del secador, en m 3/s (0,5 puntos).

6. Una mezcla de líquido y vapor de agua saturados, llamada vapor húmedo, fluye en una línea de suministro de vapor de agua a 1500 kPa y se estrangula hasta 50 kPa y 100 °C. ¿Cuál es la calidad de vapor de agua en la línea de suministro? (1,5 puntos).

7. Por una turbina adiabática pasa un flujo estacionario de vapor de agua. Las condiciones iniciales del vapor son 4 MPa, 500°C y 80 m/s en la entrada, y en la salida son 30 kPa, 92 por ciento de calidad y 50 m/s. El flujo másico del vapor es 12 kg/s. Determine: a) el cambio de energía cinética, b) la potencia desarrollada por la turbina y c) el área de entrada de la turbina. (3 puntos).

8. Se diseña una unidad de intercambiador de calor con agua helada, para enfriar 5 m3/s de aire a 100 kPa y 30°C, hasta 100 kPa y 18°C, usando agua helada a 8 °C. Determine la temperatura máxima del agua a la salida, cuando su tasa de flujo es 2 kg/s (1,5 puntos).

INDICADORES DE EVALUACIÓN •

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PUNTAJE

Identifican la primera ley de la termodinámica como un enunciado del principio de conservación de la energía para sistemas cerrados.

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Identifican la energía que lleva un flujo de fluido que cruza una superficie de control como la suma de energía interna, trabajo de flujo, energía cinética y potencial del fluido; y relacionan la combinación de la energía interna y el trabajo de flujo con la propiedad entalpía.

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Relacionan calores específicos con cálculo de cambios en la energía interna y la entalpía de gases ideales. Analizan dispositivos de ingeniería mediante formulación de modelos apropiados de volúmenes de control.

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Puntaje total

9

6

Esta actividad debe ser desarrollada en la plantilla establecida por IACC para la entrega de la tarea de la semana, disponible para ser descargada desde la plataforma del curso junto a estas instrucciones. Envíe el documento creado con su nombre y apellido (nombre_apellido tarea3).