Universidad Técnica de Machala Facultad de Ingeniería Civil Escuela de informática Carrera de Ingeniería en Sistemas
Capítulo 21 TERMODINAMICA
Contenido
Ejercicio 21.1................................................................................................................................ 2 Ejercicio 21.2................................................................................................................................ 2 Ejercicio 21.4................................................................................................................................ 3 Ejercicio 21.5................................................................................................................................ 3 Ejercicio 21.6................................................................................................................................ 4 Ejercicio 21.7................................................................................................................................ 5 Ejercicio 21.8................................................................................................................................ 6 Ejercicio 21.9................................................................................................................................ 6 Ejercicio 21.10 ............................................................................................................................. 7 Ejercicio 21.11 ............................................................................................................................. 8 Ejercicio 21.13 ............................................................................................................................. 9 Ejercicio 21.14 ............................................................................................................................. 9
TERMODINAMICA | Ejercicio 21.1
1
WE= 3000 Lib-Pie WS= 2500 Lib – Pie Incógnitas ΔV =? ΔV = -Δw ΔV = WE – WS ΔV= 3000 Lib–Pie – 2500 Lib-Pie ΔV = 500 Lib pie 1 Btu ----------- 778 Lib Pie X ----------------- 500 Lib Pie X= 0,643 ΔV=0,643 BTU
H= 2 plg = 0,167 pie A= 12 plg2 => 12/ 144pie2 = 0,0834pie2 a) ΔW =? b) ΔU =? TERMODINAMICA | Ejercicio 21.1
2
W= (200 lib) (0,167pie) W= 33,4 Lib-Pie
P= P= , P= 2309, 08 ΔW= PAΔX ) (0,0834pie2)(0,167pie) ΔW= (2309,08 ΔW=
33,4 Lib ie
como ΔU = - ΔW => ΔV= -33,4 lib pie 1BTU__________ 778 lib pie X_____________33,4 lib pie X= 0,043 BTU ΔU= -0,043
BTU
Decrece
ΔQ = 8 BTU => 3 x 778 lib pie = 2334 lib pie F= 2000 lib
ΔQ= FX
X
X =
X= 1,167 pie
h= 1 167 ie
E = 12% => 0,12 Q=? TERMODINAMICA | Ejercicio 21.4
3
T = 1h P = 4hp => 10180 btu/h Solución 1hp ____________ 2545 btu/h 4hp ____________ x
/ℎ) x= (ℎ)( ℎ x= 10180 Btu h
P= => W= PT W= (10180 Btu/h)(1h) W= 10180 btu
E= => Q= Q= , Q= 84833,33 Btu 4
Q= 8 48 x 10 Btu
Cc= 1200 btu/lib = 8000 lib F= 4ton x H= 100 pie H= 2lib m E= ? Solución ΔQ= MCc ΔQ= (2 lib m) (12000 btu/ lib m) ΔQ= 2400 Btu Transformamos los BTU a Lib Pie => 1867200 lib pie 24000 Btu x TERMODINAMICA | Ejercicio 21.6
4
ΔQ=1867200
Lib Pie
ΔW= Fhx ΔW= (8000 Lib)(100 pie) Δw=
800 000 lib pie
E= x 100 % E= E= 0,043 x 100 % E= 4, 3 %
Patm =1 Atm V1= 1cm3 => 0.000001m3 Lv = 540 cal/g m = 1g Vf = 1671cm3 => 1.67x10 3m3
a)Δw =? b)Δv =?
-
Patm = 101.3kpa x 1000pa = 101300n/m
2
ΔQ = mlv ΔQ=(1g)(540cal/g) ΔQ=540cal ΔW = PΔV => Δw = patm (v 2-v1) 2 3 3 -3 Δw=(101300n/m ) (1,67x10 m -0.00001m Δw=169,76n/m => Δw = 169,76J Se transforma A x CAL 1Cal------------ 4,186J x--------------- 169,76J
X = 40,38Cal
Δv=40,38CAL TERMODINAMICA | Ejercicio 21.7
5
A) Δv=Δw-ΔQ Δw=ΔQ+Δv Δw= 540cal+40,38 cal Δw=499,62cal
ΔQ = 200cal (var. De calor ) Δw = 3350J (trabajo extremo) =800.315 CAL Δv=? ΔQ=Δv+Δw Δv=ΔQ-ΔW variación de energía 1J-----------0,2389cal 33505-----X
= (3350J)(0,2389CAL) 1J
Δw=800,315CAL Δv=1199,69CAL
T1= 200ºc => 473ºk T2=100ºc=>373ºk Tk=Tc + 273
E=?
= TextTsal Text TERMODINAMICA | Ejercicio 21.8
6
E = 473º373º 473º 100% =0.21 =21%
Tent =400ºK Qent=500cal Tsal=300ºk Wsal=Qent -Qsal
a)Qsal=? b)Wext=?
= TentTsal Tent = − =0,25 = − EEent=Qent-Qsal -Qsal=-Qent+EQent Qsal=-EQent+Qent Qsal=-(0,25)(500cal)+500cal Qsal=+375cal W=Qsent-Qsal W=500sal-375Qsal W=125Cal
TERMODINAMICA | Ejercicio 21.10
7
Text=500ºk Tsal=300ºK Qent=1200cal
a)E=? b)Qsal=? c)Wsal=?
= − E = 500º300º 500º 100% =40% = − => Qsal=Qent-EQsal Qsal=(1-E)Qent Qsal=(1-0,40)1200cal Qsal=720cal W=EQent W=(0,40)(1200cal) W=480cal trabajo en julios 1cal----------4,185J 480cal-------x
= (480cal)(4.185J) 1cal
Went=2009J TERMODINAMICA | Ejercicio 21.11
8
E= 50% => 0,5 R= 1,4 = ¿
Solución: E= 1- −
E= 1- ,−
E= 1- ,
1- . =
- .
=1-E
=1-0,5
= 0,5
. .
0,5( )0,4 =1 ( )0,4 = ,
( )0,4 =2 = , 2 √ = 5,66
E= 48%=> 0,48 TENT= 400°C=> 673°K TERMODINAMICA | Ejercicio 21.13
9
TSAL=? Solución: TK= T°C + 273 TK= 400+ 273 T °K= 673 °K E=− E TENT= TENT Tsal TENT (1-E) = Tsal Tsal= (1- 0,48) 673 °K Tsal= 349,96 °K TK= T °C – 273 T °C= 349,96 °K – 273 T °C= 76,96 °C -
TERMODINAMICA | Ejercicio 21.14
10
