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Termodinámica Taller: Segunda ley de la Termodinámica
Describa un proceso que satisfaga el principio de conservación de la energía, pero que no pueda darse en la realidad. Respuesta: Respuesta: Sea un mecanismo provisto de una rueda de paletas que funciona mediante la caída de una masa la rueda gira cuando desciende la masa y agita un fluido dentro de un recipiente aislado. Como resultado, disminuye la energía potencial de la masa mientras que la energía interna del fluido se incrementa de acuerdo con el principio de conservación de la energía. Sin embargo, el proceso inverso de subir la masa mediante transferencia de calor desde el fluido a la rueda de d e paletas no ocurre en la naturaleza, aunque hacerlo no violaría la primera ley de la termodinámica. A partir de estos argumentos resulta claro que los procesos van en cierta dirección y no en la dirección contraria. La primera ley de la termodinámica no restringe la dirección de un proceso, pero satisfacerla no asegura que en realidad ocurra el proceso. Los procesos que pueden volver a su estado original de manera espontanea, se denominan procesos reversibles. Los procesos reversibles en realidad no ocurren en la naturaleza, sólo son idealizaciones de procesos reales. Los reversibles se pueden aproximar mediante dispositivos reales, pero nunca se pueden lograr; es decir, todos los procesos que ocurren en la naturaleza son irreversibles.
Si un equipo acondicionador de aire de ventana se colocara coloc ara sobre una mesa al interior en un cuarto, y comenzara a operar, ¿la temperatura del cuarto se incrementaría, decrecería o se mantendría igual? Explique. Respuesta: Respuesta: Aumenta, Una unidad de acondicionador de aire tipo ventana enfría una habitación al absorber calor del aire de la habitación y descargarlo hacia el exterior, Sin embargo Observe que la energía removida de la habitación como calor y la energía suministrada al acondicionador como trabajo eléctrico, al final se manifiestan en el aire del exterior y se vuelven parte de la energía interna del aire exterior. Dado a que el acondicionador de aire se encuentren el interior de la habitación, este absorbe la energia como calor del cuarto y la vuelve a suministrar en el cuarto, adicional a esto el trabajo eléctrico que se le suministro al equipo en parte terminara en la habitación; por lo tanto la temperatura del cuarto se s e incrementa.
Jose Luis Luis Paz Avelino 201512005 201512005
Considerando la definición de COP, ¿cómo se pueden incrementar para ciclos de refrigeración y bombas de calor, respectivamente?
= COPH = = COPR = COPH = COPR + 1 El cop de un refrigerador disminuye con la decreciente temperatura de refrigeración; por lo tanto no es productivo , enfriar por debajo de la temperatura necesaria. Respuestas: En un refrigerador manteniendo los alimentos frescos, y no helados. Dado que Las bombas de calor de fuente de aire son lo contrario que la refrigeración, estos no son apropiadas para climas fríos porque su eficacia disminuye en forma considerable cuando las temperaturas están por debajo del punto de congelación. Respuesta: aplicarlo en climas cálidos.
Un sistema de refrigeración debe enfriar barras de pan con una masa promedio de 450 g de 40 a -10 °C a razón de 1 500 barras por hora mediante aire refrigerado a -30 °C. Tomando los calores específico y latente promedio del pan como 2.93 kJ/kg·°C y 109.3 kJ/kg, respectivamente, determine a) la tasa de remoción de calor de los panes, en kJ/h; b) el flujo volumétrico de aire necesario, en m3/h, si la elevación de temperatura del aire no ha de exceder 8 °C, y c) el tamaño del compresor del sistema de refrigeración, en kW, para un COP de 1.5 del sistema de refrigeración. Literal a
= 675 = 0.187 ̇ = 1500 ∗ 0.450 ℎ ℎ ̇ = ̇ ∗ ∗ ∆ = 675 ℎ ∗2.93 ∗ ℃ ∗ (30 − −10)℃ = 79110 ℎ ̇ = ̇ ∗ ℎ = 675 ℎ ∗109.3 = 73777.5 ℎ ̇= ̇ + ̇ = 152887.5 Literal b
95, 1 30 ̇ ̇ = ∗ ∆ = ℎ = 11.891 ℎ 1.0 ℃ ∗ 8℃ = = 101.3 = 1.453 / ∗ 0.287 ∗ ∗ −30+273
Jose Luis Paz Avelino 201512005
Para un cop de 1.5
̇ = ̇ = 8185 ℎ ̇ = ̇ = 101925
Jose Luis Paz Avelino 201512005
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