Universidad Tecnológica Centroamericana (UNITEC) Guía de Trabajo Nombre: _______________________________ No. Cuenta: ______________ Resolver cada uno de los ejercicios de manera clara y ordenada en hojas blancas para entregar. 1._a) Determine el trabajo realizado por un fluido que se expande de i a f como se indica en la Figura. b) ¿ Cuánto trabajo realiza el fluido si este se comprime desde f hasta i a lo largo de la misma trayectoria ?
: 12
12
2._Un gas monoatómico con comportamiento ideal se somete al ciclo de la figura. El proceso c→a es una recta en el diagrama PV. a) Calcule Q, W y ∆U para cada proceso. b) Calcule Q, W y ∆U para el ciclo completo. c) Determine la eficiencia del ciclo.
3._ Se hace que un mol de un gas monoatómico ideal recorra el ciclo mostrado en la
figura. a. ¿ Cuánto trabajo se efectúa sobre el gas al expandirlo de a a c a lo largo de la trayectoria abc ? b. ¿ Cuál es el cambio en la energía interna y en la entropía al pasar de de b a c ? c. ¿ Cuál es el cambio de la energía interna y en la entropía al pasar por un ciclo completo? Exprese todas las respuestas en términos de la presión Po y el volumen Vo en el punto a del Diagrama.
: 3
∆ 6 , ∆ 2
0
4._Un gas ideal a Pi , Vi y Ti efectúa un ciclo como el descrito en la figura. a) Encuentre el trabajo neto hecho por el gas por ciclo. b) ¿ Cuál es la energía neta agregada por calor al sistema por ciclo? c) Obtenga un valor numérico para el trabajo neto hecho cada ciclo por 1 mol de gas inicialmente a 0°C?
: 4" "
# 4" "
9.08 '
5._Un gas dentro de una cámara experimenta los procesos mostrados en el diagrama PV. Calcule el calor neto añadido al sistema durante un ciclo completo.
6._Un gas ideal se lleva a través de un ciclo termodinámico que consta de dos procesos isobáricos y dos isotérmicos, como se muestra en la figura. demuestre que el trabajo neto hecho durante el ciclo completo está dado por la ecuación:
( ) * )
)
7._ Para un gas ideal como sustancia de trabajo demuestre que la eficiencia de una máquina con ciclo Otto es :
9._1.00 mol de un gas monoatómico ideal a TPE primero sufre una expansión isotérmica, de manera que el volumen en b es 2.5 veces el volumen en a. A continuación, se extrae el calor a un volumen constante, de manera que la presión disminuye. Luego, el gas se comprime adiabáticamente de regreso al estado original. a) Calcule las presiones en b y c. b) Determinar la temperatura en c. c) Determine el trabajo realizado, la entrada de calor o si se extrae, y el cambio de entropía para cada proceso. d) ¿Cuál es la eficiencia de este ciclo?
: 0.400 +, 0.217 + 148 ' ∆ 7.62
-
: ∆ 0 , # 2080
; 0 0 , ∆ # 1560 , ∆ 7.64 /'
: # 0 , ∆ 0 , ∆ 1560 3 0.25 ' .
9._El funcionamiento de un motor diesel puede ser idealizada por el ciclo de la figura. El aire se aspira en el cilindro durante la carrera de admisión (no forma parte del ciclo idealizado). El aire se comprime adiabáticamente, trayectoria ab. En el punto b, el combustible diesel es inyectado en el cilindro que inmediatamente se quema, ya que la temperatura es muy alta. La combustión es lenta, y durante la primera parte de la carrera de potencia, el gas se expande a presión (casi) constante, trayectoria bc. Después de quemarse, el resto de la carrera de potencia es adiabática, trayectoria cd. La trayectoria da corresponde a la carrera de escape. a) Demostrar que, para un motor reversible cuasiestático sometido a este ciclo con un gas ideal, la eficiencia ideal
45
*67 ⁄68 :; *67 ⁄6< :; ; =*67 ⁄68 :5 *67 ⁄6< :5 >
donde Va / Vb, es la relación de compresión ", Va / Vc es la razón de expansión y ; es la relación de capacidades caloríficas. Si Va / Vb = 16 y Va / Vc = 4.5 calcule la eficiencia suponiendo el gas es diatómico (como N2 y O2) e ideal.
?@7: < A. BB
