UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO SERIE PROFESOR: MATERIA:

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Alicia María Esponda Cascajares Principios de Termodinámica y Electromagnetismo

NOMBRE: FECHA: 1. Un mol de aire se calienta desde 25 [°C] y una presion de 2 [atm] hasta 90 [°C], considerando que el aire se comporta como un gas ideal calcular: a) La cantidad de calor suministrada si el volumen se mantiene constante durante el calentamiento. b) El calor suministrado si se considera que la presion se mantuvo constante. c) El trabajo realizado en cada caso. d) La eficiencia maxima si se tratara de un ciclo. 2. Un horno se encuentra a una temperatura constante de 410 [ºC], a una presion atmosferica de 100 [kPa] y una temperatura ambiente constante de 15 [ºC], cuando se abre la puerta del horno y la temperatura del mismo disminuye hasta ser de 350 [ºC]. Considerando que la aceleracion gravitatoria en el lugar es de 9.8 [m/s 2], determine: a) la cantidad de calor por unidad de masa liberada por el horno al medio ambiente. b) El cambio de entropía específica del horno. c) El cambio de entropía específica del medio ambiente. d) El cambio de entropía específica otal. 3. Una maquina de Carnot que trabaja en un ciclo extrae 250 [J] de un deposito termico a 130 [°C], luego realiza un trabajo y elimina calor de otro deposito termico a 30 [°C]. Con base en esta informacion: a) Calcular la eficiencia de la maquina. b) Calcular la variacion de entropía en cada ciclo. 4. Un trozo de hielo de 2 [kg], a − 20 [°C], se pone en contacto con 1 [dm3] de agua a 50 [°C]. Suponiendo que no haya perdidas de calor, a) ¿Cual es la temperatura de equilibrio termico? b) ¿Cual es el cambio de entropía del hielo? c) ¿Cual es el cambio de entropía del agua? d) ¿Cual es el cambio de entropía total? 5. Se tiene un ciclo que recibe 308 [kJ] de calor de un deposito termico a 1220 [K] y rechaza 275 [kJ] al medio ambiente a 20 [ºC]. Determine: a) el trabajo neto realizado b) la eficiencia maxima del ciclo c) la variacion de entropía total del sistema. 6.

Se tiene un refrigerador de Carnot que opera a 10 [°C] y la temperatura ambiente es 25 [°C]. Si se sabe que en el evaporador se liberan 12500 [kJ/hr], calcular: a) El flujo de calor absorbido. b) La potencia del compresor. c) El coeficiente de operacion del refrigerador.

7. En un ciclo de refrigeracion por compresion de vapor, la entrada y salida del compresor tiene un diametro de 2.5 [cm]. El refrigerante entra al proceso como vapor saturado a -30 [ºC], 0.1 [MPa] de presion y 0.1525 [m3/kg], una entalpía especifica de 174.076 [kJ/kg] y una rapidez de 0.8 [m/s]. Sale como vapor sobrecalentado a 0.6 [MPa], 0.0349 [m 3/kg] y una energía interna especifica de 305 [kJ/kg]. Considerando que las variaciones de energía cinetica y potencial son despreciables, que el compresor opera adiabaticamente y en regimen estacionario, calcular: a) velocidad de salida del compresor b) gasto masico c) potencia del compresor

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Alicia María Esponda Cascajares Principios de Termodinámica y Electromagnetismo

NOMBRE: FECHA: 8. En un ciclo Rankine se sabe que la turbina desarrolla trabajo en cada unidad de masa de 521.8 [kJ/kg] cuando la entalpia especifica del vapor a la entrada es 2675.8 [kJ/kg]. La presion del agua a la entrada de la caldera es 1100.32 [kPa] y en ella recibe una cantidad de calor asociada a cada unidad de masa de 3050 [kJ/kg]. Si la presion y el volumen especifico a la entrada de la bomba son 4.34 [kPa] y 0.002 [m3/kg], determinar: a) el trabajo neto asociado a cada unidad de masa que entrega el ciclo y b) la eficiencia del ciclo. 9. Una maquina que opera utilizando un ciclo de Otto de aire normal tiene una relacion de compresion de 7. Se sabe que en la combustion se liberan 2800 [kJ/kg], que se requiere un suministro de calor de 2800 [kJ/kg] y que la presion y temperatura al inicio del proceso de compresion es de 90 [kPa] y 10 [°C]. Considerando que el calor específico del aire es 0.7165 [kJ/kgK] y que permanece constante: a) Calcular la presion y temperaturas maximas del ciclo. b) ¿Cual es la eficiencia termica del ciclo? c) Determinar la presion media efectiva. 10. En el cilindro de un motor que opera con el ciclo reversible de Diesel, en la compresion adiabatica, la mezcla aire- combustible se comprime a 1/15 de su volumen normal. Se sabe que la presion inicial (estado 1) es 100 [kPa] y su temperatura inicial es de 27 [°C], que el trabajo neto que entrega es de 200 [J] y la masa de gas es 44 [g]. determine en el S.I.: a) La temperatura y presion al final de la compresion. b) La eficiencia termica maxima del ciclo. c) El trabajo de compresion, suponiendo que el volumen inicial es de 1 litro. d) La cantidad de calor que recibe el aire en el proceso isobarico, si se sabe que la eficiencia real del ciclo es 38%. e) El cambio de la entropía y el de la entropía específica del gas durante la compresion adiabatica.