Termodinámica 2003          

Practica

Unidad Temática 3                                  

TRANSFORMACIONES CUASIESTATICAS EN GASES IDEALES

 

Problema 1

Un dispositivo cilindro embolo sin fricción  contiene 2 kg.  de nitrógeno a 100 kpa y 300 K. El nitrógeno se comprime lentamente de acuerdo con la relación  pv 1.4  = c  hasta alcanzar una temperatura final  de 360 K. Calcule el  trabajo realizado durante este proceso.

Respuesta: - 89  KJoule

 

Problema 2

Una masa  de 1.2 kg. de aire a 150 kpa y 12ºC está contenida  en un dispositivo  hermético  de gas de cilindro-émbolo sin fricción. Se comprime el aire en forma cuasiestática hasta  una presión final de 600 kpa.

Durante el proceso se transfiere calor  desde el aire  para que la temperatura en el interior del cilindro se mantenga constante. Calcule el trabajo realizado durante este proceso.

Respuesta:  - 136.1 Kjoule

 

Problema 3

Un dispositivo de cilindro-émbolo contiene 5 kg. de argón a 400 kpa y 30ºC. Durante un  proceso de expansión isotérmica  cuasi-estático el sistema efectúa  15 KJ de trabajo y 3 KJ de trabajo de la  hélice se efectúa sobre el sistema. Determine la transferencia de calor en este proceso. Determínese además el estado final del sistema.

Respuesta: 12 Kjoule

 

Problema 4

Calcular el estado en que se encontrará el aire a la salida de una turbina si ingresa a la misma a 10 MPa y 550 ºC, entrega en el eje una energía de 70 KJ/kg. y se expande en forma cuasi estática siguiendo una transformación de exponente n= 1,25. Calcular además el calor intercambiado con el medio.

Respuesta: 7,3 MPa, t = 504 ºC, Q= 25,9 KJ.

 

Problema 5

Se expanden 0,15 m3 de nitrógeno según una politrópica de exponente m=1,3 desde 12 ata y 15 ºC hasta un ata. Calcular el calor y el trabajo intercambiados por el nitrógeno y la variación de energía interna y entalpía del mismo.

Respuesta: trabajo: 265,3 kJoule; Variación de energía interna: -200 kJoule.

 

Problema 6

En los motores Diesel la combustión de la mezcla se logra comprimiendo el aire aspirado hasta que este alcance la temperatura de ignición. Calcular la relación de compresión (volumen final/volumen inicial) y la presión final que es necesario alcanzar para que una masa de aire aspirada a 20 ºC y 0,1 Mpa llegue a los 560 ºC, si el proceso pudiera considerarse cuasiestático y adiabático.

Respuesta: V2/V1=0,08; presión final 3,43 Mpa.

 

Problema 7

Un dispositivo de cilindro émbolo contiene vapor de agua a 200 kPa y 200 ºC ocupando 0,5 m3. en este estado un resorte lineal toca el embolo pero no ejerce fuerza sobre él. Se le transfiere calor lentamente al vapor, lo que provoca que la presión y el volumen aumenten a 500 kPa y 0,6 m3 respectivamente.

Muestre el proceso en un diagrama p-v y determine a) la temperatura final. b) el trabajo efectuado por el vapor y c) el calor total tranferido.

Respuesta: a) 1131ºC b) 35 kJ c) 807 kJ