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Descripción: Trabajo practico N°4 de la materia Principios de economía. Porcentaje 88.75
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PRACTICO RESUELTO SEGUNDA LEY DE
LA TERMODINAMICA
1. Una maq uin a té rm ica abso rbe 360 J de calor y realiza un tr abajo de 25 J en cada cic lo. Calcular: a) La eficien eficien cia de la maq uina, b) el calor lib erado en cada cicl o. Datos:
Solución
( )
( )
2. Una m aquin a té rm ica realiza 200 200 j de trabajo en c ada cicl o y ti ene un a eficiencia d e 30%. 30%. Para ciclo d e la operación calc ular: a) el el calor qu e absorb e, b) el calor q ue libera. Datos:
3. Una maq uin a té rm ica trabaja con u na eficiencia de 32% durant e el verano , cuando el agu a de m ar u sad a par a enf ri am ien to e st a a 20 ° C. La p lan ta u til iza vap or a 350 ° C par a acc io nar las turbinas. Suponiendo que la eficiencia eficiencia de la planta planta cambia en la misma pro porción que la eficiencia id eal ¿Cuá ¿Cuál es la eficiencia d e la planta en inv ierno cuan do el agua de m ar se en c u en tr a a 10 ° C? Datos: Solución
4. Una cen tral elé ctr ica nu clear g enera 1200 MW y tien e un a efici enc ia de 30% si se uti lizara un rio cu yo cau dal es 106 kg /s par a lib erar el exces o d e ener gía té rm ica en cu anto vari aría la temp temp era eratura tura prom edio del rio? 5. El calor absorb ido po r una maquin a es el el triple del trabajo que realiza. realiza. a) ¿Cual es su efic ienc ia té rm ica? , b) ¿Quéfrac ción d el calo r ab so rb ido se lib era a la fu ente fr ía?
Datos: W
Solución b) la fracción que corresponde al a) Si el calor liberado es tres veces el trabajo la eficiencia de la maquina se puede expresar mediante la siguiente fracción.
calor de calor absorbido que se libera a la fuente fría será:
6. Una maqu ina tiene una eficiencia de 20% se utiliza para acelerar acelerar un tren desde el el reposo hasta 5 m/s. Se sabe que un a maqui na ideal (de carnot) con lo s mis mo s depósito s fríos y caliente aceleraría el mism o tren desd e el reposo hasta u na veloc idad d e 6,5 6,5 m/s empleando la mism a cantidad de comb ustible, Si la maquina emplea aire aire a 300 300 K como un deposito frio, encuentre encuentre la temperatura del vapor vapor q ue sirve com o depos ito caliente. caliente. 7. Una maq uin a absorb e 1600 1600 J de una fu ente caliente y libera 1000 J a la fuente fría en cada cicl o. Calcular: a) la eficiencia de l m aquin a, b)el trabajo qu e realiza realiza en cada ciclo , c) la potencia de salida de la maquina si c ada ciclo dur a 0.3s 0.3s Datos: Solución b) a)
c) potencia(P)
8. Un a m aq ui na t é rm ic a op era en te d os fu en tes a tem per atu ras de 2 0° C y d e 300 ° C. Calc ul ar la máxim a eficien cia de esta m aqu in a. Datos: Solución
9. La eficiencia eficiencia de una maquina de carnot es de 30%. 30%. La maqu ina absorbe 800 800 J de calor por ciclo de una fuente caliente a 500 K. Calcular: a) el calor liberado por ciclo, b) la tem per atur a de la fu ente fría.
Datos:
Solución b)
a)
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10. Una m áqu ina d e Carno t ti ene u na p otenc ia de s alida d e 150 kW. L a m áqu ina o pera en tre do s f uen tes a t emp eratu ras de 20º C y d e 500º C.Calcul ar: a) la ener gía calóric a qu e abso rbe p or hor a, b) la energ energ ía calórica qu e pierde p or h ora. 11. Una d e las m aqu in as m as efi cien tes qu e s e han co ns tru id o op era ent re 430 ° C y 1870 ° C, con un a eficiencia d e 42% Calcular: a) su eficiencia teórica m áxim a. Datos: Solución
12. Dos m aquin as té rm icas tien en eficienc ias e1 y e2. Las d os op eran d e tal form a que el calor q ue libera la que tiene eficiencia e2 es el calor de entrada de la que tiene eficiencia e2. Demu estre qu e la eficiencia tot al esta dada po r e = e1 + e2 –e1e2 . 13. 13. Cierto refrigerador refrigerador que tiene coeficiente de rendimiento igual a 5 y en c ada ciclo abso rbe 140 J de calor del deposito frio. Calcular: a) el trabajo hecho sobre la sustancia refrig erante en cada ciclo, b) el calor lib erado hacia el depósito caliente (ambien te). Datos:
Solución
14.. Calcular el coeficiente 14 coeficiente de rendim iento de u n refrigerador q ue opera co n u na eficiencia de Carn ot entr e las tem perat ur as -3º C y 27º C. R: 9 15. 15. Calcular el coeficiente coeficiente de rendim iento de u na bom ba de c alor que lleva calor del exterior a -3 ° C h ac ia al in te ri o r d e u n a c as a a 22 ° C.
Datos:
Solución
16. 16. Calcular Calcular el trabajo que s e requiere, usando u n refrigerador ideal de carnot, para remov er 1 J d e energía calórica de helio a 4 K y liberarla al m edio am biente d e una h abitación a 20 ° C. Datos: Solución ( )
17. Calcu lar el cam bio de en tro pía cu and o u n m ol d e pl ata 108 gr se f un de a 961° C.
18. Calcular el cam bio de entro pía cuand o: a) se fun de 1.5 kg d h ielo a 1 atm, b) se co nd ensa 1.5 kg d e vapor a 1 atm atm . Datos: Solución
)
Cp hielo =2090 j/kg K°
Cp vapor =2090 j/kg K°
)
19. Una co ng elado ra h erm é tic a tien e un a tem perat ur a in ici al d e 25 ° C y un a p resi ón d e 1 atm . El air e s e en fr ía d esp ué s ha st a -18 ° C. Calc ul ar el c am bi o de en tro p ía s i: a) el v ol um en se mantiene con stante, b) la presión presión se m antuviera en 1 atm dur ante todo el enfriamiento. Analizar los resultados y com parar. Datos: Solución
