3) Un flujo de vapor de agua entra a una turbina a un presión de 30 bar, una temperatura de 400 ºC una velocidad de 10 m!s" #l vapor de agua sal saturado a una temperatura de 100 ºC y con un velocidad de 100 m!s" $ara la situació estacionaria, la turbina produce un trabajo de %4 &'!&g de vapor" (a transferencia de calor entre l turbina y el medio ue le rodea tiene lugar a un temperatura media en la superficie e*terna de + ºC" etermine la entrop-a generada por u &ilogramo de vapor ue atraviesa la turbina, e &'!&g º."
SOLUCION
MOTOR O MAQUINA
Tc>TF A Q1
=Q=W %U = 0; QC −Q F
B TC
0
D Q2
TF
C
TERMICA
El
ciclo se utiliza para convertir calor en trabajo. Por ello: (W!" senti#o $orario
QC − QF Wutil = <1 η= Q Q C
C
EJERCICIO NRO. 01
SOLUCION
Una m/uina trmica reversible con un rendimiento del 30 y cuyo foco fr-o se encuentra a 10+ºC, cede una cantidad de calor de 120 &cal a dico foco fr-o durante cada ciclo" etermine a) (a temperatura y b)
el calor cedido por el foco caliente"
EJERCICIO NRO. 02
SOLUCION
Una m/uina trmica se encuentra funcionando entre dos focos a 2+ºC y a 22+ºC y tiene un rendimiento del 2% del m/*imo posible" 5e repite el ciclo con una frecuencia de % veces cada segundo, siendo su potencia 20 &6" etermine a& #l trabajo ue se produce en cada ciclo y b& (a cantidad de &cal!ora cede al foco fr-o"
EJERCICIO NRO. 03
a& b&
Una m/uina trmica trabaja entre dos focos a 300 ºC y 100 ºC" 7bsorbiendo una cantidad de calor 81 9 100 .cal y cediendo un trabajo de %0".'" eterminar #l rendimiento de la m/uina trmica" #l m/*imo rendimiento ue podr-a llegar atener esa m/uina trmica"
c& #l calor cedido a la fuente fr-a"
EJERCICIO NRO. 04
a& b&
Una m/uina trmica absorbe :00 'oules de un foco caliente ue se encuentra a 1++ºC, presentando una eficiencia del 40" etermina Calor cedido al foco fr-o" ;emperatura a ue se encuentra el foco fr-o"
EJERCICIO NRO. 05
Un gas ideal diatómico 190"4 m3" #l gas se e*pande adiab/ticamente asta ocupar un volumen >291,2 m3" $osteriormente se comprime isotrmicamente asta ue su volumen es otra ve? > 1 y por @ltimo vuelve a su estado inicial mediante una transformación isócora" ;odas las transformaciones son reversibles" ibuja el ciclo en un diagrama pA>" Calcula el a& n@merode moles del gas y la presión y la temperatura despus de la e*pansión adiab/tica" b& Calcula la variación de energ-a interna, el trabajo y el calor en cada transformación"
EVALUAR UN PROCESO SIESESPONTANEO O NO
Unac as c adadeaguac aeynunc as ubee s pont áneament e Unc ub i t od ea z úc a rs ed i s ue l v ee nf o r mae s p o nt a ne ae nunat a z ade c a f éye la z úc a rdi s ue l t onunc ar e a pa r e c ee s p o nt á ne a me nt ee ns uf o r m o r i gi nal . Ela guas ec o ng e l ademo d oe s p o nt a ne oa b ad e0º Cye lhi e l os ef unde a r r i b ad eº OC(a1a t m. ) Unt r o z od es o d i ome t á l i c or e a c c i o nav i o l e nt a me nt ec o na guapa r a f o r ma rhi dr o g e noc o ne lhi dr ó x i dodes o d i opa r af o r ma ra guays o d i o . ElHi e r r oe x pue s t oa lg uayalo x i g e nof o r mahe r r umb r eye s t anunc a e t o r nae s p o nt á ne a me nt e ah i e r r o . 1.2. r
3. 4.
5.
CI CLO DECARNOT
EJEMPLO 07
a& (a b& (a c& #l
Una m/uina trmica de Carnot opera entre una fuente caliente a +20 ºC y un sumidero a 2+ º." 5i la m/uina trmica recibe calor a una tasa de 00 &'!min, etermine eficiencia trmica, salida de potencia de esta m/uina, y flujo de calor ue libera la m/uina trmica. DATOS
TH 720=º C993=º K TL=27º C=300º K
EJEMPLO NRO. 0 8 Un ciclo de Carnot trabaja con 0,:0B &g de aire, entre los l-mites de 21º C y 20º C" (a presión al principio de la e*pansión isotrmica es de 30 bar <$" absoluta" y al final de la e*pansión isotrmica de 1% bar <$" absoluta)"
Calcular
a& #l volumen al final de la compresión isotrmica, en m3" b& #l calor aadido y reca?ado, en &'" c& #l trabajo neto del ciclo, en &'" #& #l rendimiento trmico" e& (a relación de e*pansión general" '& (a presión media del ciclo, en bar"
EJERCICIO 09
Una m/uina trmica ue trabaja entre dos focos trmicos a 100 . y %00 ., absorbe en cada ciclo 1000 ' de calor del foco caliente" 5i su rendimiento es del 20, responder a las siguientes preguntas
SOLUCION
a& eversibili#a# o )rreversibili#a# # *a+uina
a.
b.
c.
D(a m/uina funciona reversible o irreversiblementeE D$or uE eterminar la variación de entrop-a del fluido de trabajo de la m/uina, de sus alrededores y del universo en cada ciclo" =epetir los c/lculos del apartado anterior pero para una m/uina de Carnot funcionando entre los mismos focos"
EJERCICIO NRO. 10
$ara mantener una temperatura en su interior de A1BºC un congelador funciona con un CF$ real de 1!3 de su valor teórico m/*imo, para ello consume una potencia de 2&G" 5i consideramos ue la temperatura ambiental permanece a 20ºC" etermine, la energ-a ue se tiene ue e*traer del congelador"
