Práctica 1 Termodinámica II – Segunda Ley de la Termodinámica 1)
Se transfiere calor a una maquina térmica desde un horno a una relación de desecho a un rio es de . , determinar: a. Salida de la potencia neta b. Eficiencia térmica
.
Resp:
, si la relación de liberación de calor de
35.03
43.59%
,
2)
Un motor de un automóvil con una salida de potencia de tiene una eficiencia térmica de . %. Determine la relación de consumo de combustible de este automóvil si el combustible tiene un valor calorífico de / , es decir de energía se liberan por cada libra de combustible quemado. (2544.5 / 1 ) Resp: 36.585 /
3)
El compartimiento de un refrigerador se mantiene a ° al extraer calor de este a una tasa de potencia requerida aire refrigerado es de , determinar: a. El b. La taza de rechazo del calor hacia la habitación que aloja al refrigerador. Resp:
/
3 ;
, si la entrada de la
480 /
4)
Una bomba de calor satisface los requerimientos de calefacción de una casa y la mantiene a ° , se estima que la casa pierde calor a una taza de / en un día en que la temperatura exterior desciende a ° , si la bomba tiene un de . , determinar: a. La potencia consumida por la bomba de calor. b. La taza a la que se extrae el calor del aire frio de exterior. 32000 / ; 48000 / Resp:
5)
Una máquina térmica de Carnot, recibe de calor por ciclo desde una fuente de alta temperatura a a. El rendimiento térmico de la máquina de Carnot. b. La cantidad de calor rechazada al sumidero.
° , determine:
652°
500
30 °
Resp:
67.2%;
163.83
6)
Un inventor afirma haber fabricado un refrigerador que mantiene el espacio refrigerado a ° mientras opera en un espacio donde la temperatura es de ° además de tener un de . ¿Es razonable esta afirmación?
7)
Se utilizara una bomba de calor para calentar una casa durante el invierno, la casa se mantiene a ° todo el tiempo y se estima que pierde calor a una tasa de / cuando la temperatura exterior desciende a ° ; Determinar la potencia mínima requerida para impulsar esta bomba de calor en .
21°
13500
/
1
5 °
Resp: 8)
0.33
En una termoeléctrica se agrega a ° en la caldera, se extraen a una temperatura de ° en el condensador y el trabajo de la bomba es de . . Determine la eficiencia térmica de la planta, si se supone que se suministra la misma cantidad de trabajo en la bomba y se conoce la transferencia de calor a la caldera ¿Cuánta energía podrá producir la turbina si la planta funcionara en un ciclo de Carnot? 1 700 °
0.02
¿ ?
40 °
Resp: 9)
0.698
Un congelador doméstico funciona en un cuarto a ° para mantener su temperatura en – ° se debe transferir calor desde el espacio frio a razón de ¿Cual es teóricamente, el motor más pequeño que se requiere para hacer funcionar el congelador? Resp:
0.411
10) Un inventor ha creado una unidad de refrigeración que mantiene el espacio frio a – ° mientras funciona en una habitación a ° , se pretende que el sea . ¿Cómo sería la máquina para que no viole ninguna ley? 11) Una bomba de calor calienta una casa en el invierno y después se invierte para enfriarla en el verano, la temperatura interior debe ser de ° en el invierno y de ° en el verano. Se estima que la transferencia de calor a través de las paredes y los techos es de por hora grado absoluto de diferencia de temperatura entre el interior y el exterior. a. Si la temperatura exterior en el invierno es de ° ¿Cuál es la potencia mínima que se requiere para impulsar la bomba de calor (en )? b. Para la misma potencia del inciso a. ¿Cuál es la temperatura exterior máxima en el verano para la cual la casa se puede mantener a ° ? 0.91 , 45.16 ° Resp: 12) En una máquina térmica se pueden utilizar dos combustibles diferentes, la máquina funciona entre la temperatura de combustión del combustible en una temperatura baja de ; el combustible se quema a , suministra / y cuesta . $/ ; el combustible se quema a y suministra / y cuesta . $/ ¿Qué combustible compraría y porque? 13) Una maquina térmica ideal trabaja en un ciclo de Carnot entre mayor ¿Cuánto trabajo por ciclo puede efectuar esta máquina?
° y
° absorbe
Resp:
a la temperatura
50.19
14) Una maquina térmica de Carnot trabaja entre un deposito caliente a y un deposito frio a ; si se absorbe . calor en el depósito caliente, ¿Qué cantidad de trabajo rinde?; suponiendo que la misma máquina trabaja de manera inversa como un refrigerador entre los mismos depósitos ¿Qué cantidad de trabajo debe aplicarse para extraerse de calor especifico frio? 2
Resp:
93.75
;
230.77
a una temperatura realizando un trabajo , y se 15) En una maquina térmica de dos etapas se absorbe una cantidad de calor a una temperatura inferior en la primera etapa. La segunda etapa absorbe el calor despedido con emite una cantidad de calor y emite una cantidad de calor a una temperatura inferior . la primera, hace un trabajo a. Elabora el grafico que represente la maquina térmica combinada b. Halle la eficiencia de la maquina térmica combinada Resp: 16) Una turbina combinada de mercurio y vapor de agua toma vapor de mercurio saturado de una caldera a . ° , la turbina de vapor recibe vapor a esa temperatura y lo expulsa a un condensador a . ° ¿Cuál es la máxima eficiencia de la combinación? 58.04 % Resp: 17) En un ciclo de Carnot la dilatación isotérmica del gas ocurre a y la compresión isotérmica a de energía calorífica son proporcionadas al gas, determine: a. El trabajo efectuado por el gas durante la dilatación isotérmica b. El calor extraído del gas durante la compresión isotérmica c. El trabajo hecho sobre el gas durante la compresión isotérmica
Resp:
2.090 ,
. Durante la dilatación de
1.569 ,
1.569
18) Qué cantidad de trabajo requiere realizar un refrigerador que opera con ciclo inverso de Carnot para que pueda transmitir de calor de un deposito frio a uno caliente si los depósitos valieran: a. De ° a ° b. De – ° a ° c. De – ° a ° d. De – ° a ° Resp:
0.0713
,
0.5
,
2
,
5
3
