6 de junio de 2015
TERMODINÁMICA UASF
SEGUNDA LEY DE LA TERMODINÁMICA -
SEGUNDA LEY DE LA TERMODINÁMICA RO!LEMA 1 En el diagrama mostrado se tiene dos máquinas térmicas tipo Carnot que operan en tres focos de temperaturas. La primera es de "000#$ la segunda 1500# y la tercera es desconocida. Se pide calcular la temperatura de la tercera, en #$ sabiendo que la eficiencia de la máquina 2 es la mitad de la máquina 1%
A& '50# !& (00# C& )25# D& 1000# E& 1125# *
RO!LEMA 6 na máquina térmica de Carnot opera entre una fuente de /"""( y un sumidero a 0""(. Si a la máquina térmica se le suministra calor a ra%1n de 2""(34min. 5allar6
& Su e9i:ien:i$ en ;% .& Su o 5 !& 60> 6$5 D& '0> 10$5 * *
C& '0> ( E& (0> 12
RO!LEMA ' El diagrama muestra dos motores térmicos ideales acoplados, $allar los calores cedidos a sus respectivos sumideros.
A& "60:/> 120:/ * !& 100:/> "20:/ C& "60:/> "20:/ D& "60:/? "00:/ E& "00:/? 00:/
RO!LEMA 2 En la máquina térmica mostrada. Determine si la máquina es irreversible; reversible o imposible.
A& I++e,e+i./e !& Ioi./e * * C& Re,e+i./e D& Cu/3uie+ E& NA
RO!LEMA ( 7res máquinas térmicas reversibles traba!an en serie tal como se muestra en la figura. Si los rendimientos de cada máquina son son igua iguale les. s. 5all 5allar ar T sabi sabien endo do que que T1@T"@(00#% De la la respuesta en #%
A& "(0 !& "'0 C& 00 * * D& "50 E& "0
RO!LEMA " na máquina de Carnot entrega un traba!o que es ",# veces el calor rec$a%ado. Calcular la temperatura inferior 4T! sabiendo que la diferencia entre los l&mites es '"(.
A& 25# D& 60#
!& "0#
C& 50# * E& (0#
RO!LEMA Seg)n la figura mostrada mostrada determine determine la má*ima má*ima temperatura temperatura que puede tener tener el sumide sumidero ro para para que sean posible posibles s los valores mostrados.
A& 252$# !& "(6$5# * C& )2$6# D& 520$(# E& 610$(#
RO!LEMA ) na máquina térmica de Carnot, recibe 1200#Bin de calor desde un foco térmico que está a '2'7C y rec$a%a calor a un sumidero térmico que está a 1'7C% Determinar la potencia neta que entrega la máquina, en #=%
A& 6$ D& 12$6
RO!LEMA 5 Determ Determina inarr la eficie eficienci ncia a térmic térmica a de un ciclo ciclo de Carnot Carnot que oper opera a entr entre e 2'7C 8 12'7C% +demás sise quiere duplicar la eficiencia elevando la temperatura superior. -ué valor debe tener esta nueva temperatura
A& 100# D& 500# ING% DAID ANDRS SANGA TITO
!& 200#
C& 00# E& 600# *
!& ($(
C& 10$( E& 1$2 * *
RO!LEMA 10 n refrigerador de Carnot opera en un cuarto en el que la 600= de temper temperatu atura ra es de 2'7C% El refrigera refrigerador dor consum consume e 600= potencia cuando opera y tiene un CO de 5% Determinar6
& E/ <+.jo ne 2" !& 150> -"0 C& 120> -2" * * D& 200? -2" E& "00> -2" RO!LEMA 11 INGENIERA INDUSTRIAL I SEMESTRE
Hin 1
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na máquina térmica que cumple con la ley de Carnot funciona entre dos focos de 62'7C 8 2'7C% Si el traba!o neto es 100% 5allar el calor absorbido por el foco y el calor e*pulsado al sumidero. Considere 1@0$2:/% De la respuesta en ambos casos en :/%
A& 20$ 2 !& "6$ 2 C& 20> 6 D& "6? 12 * E& "6> 20
RO!LEMA 12 La máquina térmica de la figura reali%a el ciclo termodinámico mostrado absorbiendo el calor mostrado en la figura seg)n el di+ -% Considere 1:/@$2% 5allar6
& E/ :/o+ 3ue / H3uin :ede / uide+o$ en :/% .& e/ +endiien 1B5 D& 20> 1B5 E& "0> (
RO!LEMA 1" Dos máquinas reversibles 4R1 y 4R2 se conectan entre dos fuentes de temperatura TA@625# 8 T!@225#$ si JA@1250#% Determinar6
& E/ :/o+ <+n9e+ido / 9o:o 50 !& "'5$ "'5 C& 500> 600 D& 50> "'5 * E& (0> "(0 RO!LEMA 1 na máquina térmica produce 10# de traba!o. Cuál debe ser la temperatura 4T" de la fuente fr&a para que esta máquina sea reversible De la respuesta en #e/,in #&%
A& 200 D& "60
!& 20 *
RO!LEMA 15 ING% DAID ANDRS SANGA TITO
C& "00 E& 20
Dos máquinas térmicas reversibles traba!an entre los mismos l&mites térmicos, una desarrolla 50# y una eficiencia de 0;$ la otra recibe 200# del foco de alta temperatura. Determinar el traba!o desarrollado por la segunda máquina y el calor que cada una cede al foco de ba!a temperatura, en #%
A& 16(0> '5> 2520 * C& 16(0> '5> 2500 E& 16(0> '5> 2000
!& 16(0> 100> 2500 D& 2000> 100> 2500
RO!LEMA 16 na máquina refrigeradora de Carnot tiene un coeficiente de performance @2. Si se le invierte para que traba!e como ciclo de potencia y se le entrega 1200# de calor. -ué traba!o producirá, en #
A& 100 D& 600
!& 200
C& 00 * E& (00
RO!LEMA 1' En la máquina refrigeradora mostrada en la figura se pide calcular el calor cedido al foco térmico superior, el cual se encuentra a una temperatura de 00#%
A& 1200# !& 12(0# * C& 1"20# D& 150# E& 1600#
RO!LEMA 1( n +e9+ie+do+ de C+no< traba!a entre los l&mites de temperatura de "00# 8 500#% La potencia requerida por el refrigerador la suministra una H3uin de C+no< que opera entre los l&mites de 1000# 8 500#% 5allar la relaci1n del :/o+ .o+.ido o+ e/ +e9+ie+do+ y e l :/o+ .o+.ido o+ /
H3uin
!& "B'
C& 2B5 E& B" *
RO!LEMA 1) + una H3uin T2@2T" 8 T"@2T% Cuál es e/ +endiien
A& 50; !& 60$5; C& ('$5; * D& )2$5; E& )5$5;
RO!LEMA 20 El ciclo mostrado en la figura, indica do +o:eo io
Hin 2
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+e/id o+ un ono<i:o que sigue el ciclo. Considere /n2&@0$6)% A& 1"$62; !& 15$6); C& 1'$'(; * D& 2($'6; E& ""$5;
RO!LEMA 21 n gas monoat1mico reali%a el ciclo mostrado en la figura. Considere /n2&@0$6)% 5allar6
& E/ <+.jo +e/ido o+ e/ du+n "0; !& 1$12oo> 0$6; C& 1$12oo> $(; * D& 1$16oo> 50; E& 1$(oo> 62$5;
RO!LEMA 22 na máquina térmica que traba!a de acuerdo al Ci:/o de C+no<$ +e:i.e (00 :/o+P$ parte de los cuales son rec$a%ados a 2'oC% S i la e9i:ien:i e 20;$ determine la
:n
C& 500:/ E& '00:/
RO!LEMA 2" na H3uin
" J 8 J respectivamente, determine la e9i:ien:i de / H3uin
RO!LEMA 25 una H3uin
A& 150 !& "00 C& 50 D& 600 E& '50 *
RO!LEMA 26
Do H3uin de C+no< funcionan entre los mismos l&mites de temperatura. La primera desarrolla una o la otra +e:i.e "600#Bin del foco térmico de alta temperatura. Determine / o
.o+.e 1# de :/o+% A& 20; !& "0; C& 0; D& 50; E& 60; *
RO!LEMA 2' -ué cantidad de :/o+ e<+e 8 :ede un refrigerador ideal de un sistema que está a -1"oC> si lo e*pulsa al medio ambiente que está a 2'oC> invirtiendo un traba!o de 50# D e l a respuesta en #%
A& "'5> "25 D& 00> 00
RO!LEMA 2 una H3uin
!& "25> "'5 *
C& "50> 00 E& 00> "50
RO!LEMA 2( n refrigerador cuyo free%er se mantiene a -15oC tiene un coeficiente de rendimiento a % Si funcion1 con (0# durante cierto tiempo. -ué :/o+ e<+jo 8 eu/ dic$o refrigerador De la respuesta en #%
A& 200> 00
!& "20> "20
C& "20> 00 *
INGENIERA INDUSTRIAL I SEMESTRE
Hin "
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D& "20> "00
SEGUNDA LEY DE LA TERMODINÁMICA -
E& 00> 00
RO!LEMA 2) n refrigerador doméstico con un :oe9i:ien
& L o "$2 !& 1> 2 C& 0$'5> " D& 1$(> "( E& 0$'5> 2$25 * RO!LEMA "0 Determinar el :.io en / en<+oP de un gas ideal que sufre una e*pansi1n libre :ud+u/i:ndo u ,o/uen% Considere
/n2&@0$6)% A& 25$)
!& 2"$)
RO!LEMA 6 n motor de gasolina recibe <"""3 de calor y produce '"""3 de traba!o por ciclo. El calor proviene de quemar gasolina con >calor de combusti1n> L:@$610B% -ué masa; en gramos 8g9; de gasolina se quema en cada ciclo Determine su potencia; en ?atts; si opera a <" ciclos4s.
A& 1$'> 1$610 D& 0$"> 1$610
!& 0$1'> 1610
C& 1'> 1610 E& 0$5> 0$1610
RO!LEMA ' Se muestra una máquina térmica acoplada, determine la eficiencia neta si se sabe que6 =1@100> J!@200 8 JC@150%
A& 0; !& 5; C& 50; D& 55; E& 60;
C& 22$) *
D) 25,8
SEGUNDA LEY DE LA TERMODINÁMICA Y MÁQUINAS TÉRMICAS
RO!LEMA 1 Se muestra un ciclo en el plano : vs . 5alle el traba!o neto que reali%a el gas.
A& (0 !& (5 C& )0 D& )5 E& NA
RO!LEMA 2 na máquina térmica desec$a al sumidero una cantidad de calor equivalente a la mitad del traba!o que reali%a, $alle la eficiencia del motor.
A& '; D& '';
!& 5';
C& 6'; E& (';
RO!LEMA ( na máquina térmica cuyo rendimiento es 6$6;$ se acopla a otra máquina de rendimiento 25;$ de manera que el calor liberado por la primera es absorbido por la segunda. 5alle la eficiencia del sistema de máquinas.
A& 5; D& 0;
!& 20;
C& 25; E& 60;
RO!LEMA ) na máquina térmica reversible traba!a entre las temperaturas de 12'oC 8 2'oC% 5alle el +endiien
A& 15; D& "0;
!& 20;
C& 25; E& "5;
RO!LEMA " El calor que absorbe una máquina térmica es cuatro veces mayor que el traba!o que reali%a. Cuál es su eficiencia térmica y qué fracci1n del calor absorbido es desec$ado
RO!LEMA 10 En el diagrama se muestra una máquina térmica, determine si ésta es reversible o irreversible y cuál es su eficiencia. Considere que JA@"00:/ y J!@200:/%
A& "0;> 0$6' D& 25;> 0$'5
A& Re,e+i./e> ""; 0; C& I++e,e+i./e> "";
!& 25;> 0$6'
C& "0;> 0$'5 E& '5;> 0$6'
RO!LEMA na máquina de Carnot con una eficiencia del (0;$ reali%a un traba!o de 1#% -ué cantidad de calor 8en #9 es desec$ado $acia la fuente fr&a
A& 0$25 D& 1
!& 0$50
C& 0$'5 E& 1$25
RO!LEMA 5 5alle la eficiencia de una máquina térmica sabiendo que el calor que se desec$a es el <"= del traba!o que reali%a.
A& (; D& 5; ING% DAID ANDRS SANGA TITO
!& 50;
C& 52; E& 56;
!& Re,e+i./e> D& I+e,e+i./e> 0;
E& NA
RO!LEMA 11 na máquina térmica sigue el Ciclo de Carnot traba!ando entre las temperaturas de '""( y <""(. Calcule el traba!o que reali%a sabiendo que e*pulsa /'" calor&as en cada ciclo.
A& "00:/ D& "60:/
!& "20:/
C& "0:/ E& "(0:/
RO!LEMA 12 En un Ciclo de Carnot la e*pansi1n isotérmica del gas ideal ocurre a #""( y la compresi1n isotérmica a 0""(. Durante la e*pansi1n isotérmica se comunica @"" calor&as al gas. 5allar la INGENIERA INDUSTRIAL I SEMESTRE
Hin
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SEGUNDA LEY DE LA TERMODINÁMICA -
cantidad de calor e*pulsado por el gas durante la compresi1n isotérmica.
A& "60:/ D& "'5:/
!& "65:/
C& "'0:/ E& "(0:/
RO!LEMA 1" La temperatura de la caldera de una máquina de vapor es @""( y la de su condensador es de 0""(, sabiendo que su rendimiento es el '"= de su rendimiento ideal. Calcule el rendimiento de la máquina.
A& (; D& 1;
!& 10;
C& 12; E& 16;
RO!LEMA 1 n reservorio térmico a /"""( transfiere /'@#""3 de calor a una máquina térmica de Carnot, durante un ciclo termodinámico. si el traba!o neto de la máquina es '*/"#3, la temperatura en (, apro*imadamente, es6
A& '61# D& (21#
!& '(1#
C& (01# E& (1#
RO!LEMA 15 La temperatura de escape de una máquina térmica es '2"oC. Cuál debe ser apro*imadamente la temperatura 8en oC9 de la fuente que proporciona el calor si la eficiencia de Carnot de la máquina debe ser de 0"=
A& 5"1 D& ("1
!& 6"1
C& '"1 E& )"1
RO!LEMA 1( n frigor&fico doméstico que debe mantener el congelador a una temperatura de /
RO!LEMA 16 La temperatura del foco fr&o de una máquina térmica reversible con un rendimiento del '#= es /"AoC y en cada ciclo la máquina cede /"" (cal a dic$o foco fr&o. Cuál es el calor cedido por el foco caliente Cuál es la variaci1n de entrop&a del foco caliente en cada ciclo de funcionamiento
A& 2500B1) :/> 5B1) #:/ C& 2500B21 :/> 5B1) #:/ E& 2500B21 :/> 5B21 #:/
!& 2500B1' :/> 5B1) #:/ D& 2500B1" :/> 5B1) #:/
RO!LEMA 1' :ara resolver el problema de la calefacci1n de un edificio que tiene una pérdidas de <(?, un inventor asegura que $a diseBado un sistema de bomba de calor capa% de mantener una confortable temperatura de ''oC en invierno, e*trayendo energ&a de un lago pr1*imo cuyas agua se encuentran a una temperatura de 'oC, todo ello gastando s1lo ",@(? en el funcionamiento de la bomba de calor. erece la pena acometer la fabricaci1n del invento
ING% DAID ANDRS SANGA TITO
INGENIERA INDUSTRIAL I SEMESTRE
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