CONSERVACION DE LA MASA 5-1.
5-2.
Nombre cuatro cantidades físicas que sean conservadas y dos que no lo sean durante un proceso. CONSERVADAS
NO CONSERVADAS
Masa Energía Electricidad Impulso
Volumen temperatura Entropía
Defina los flujos másicos y volumétricos ¿Cómo se relacionan entre sí? ̇ FLUJO MASICO (
Cantidad de masa que pasa por una sección transversal por unidad de tiempo ̇ ) FLUJO VOLUMETRICO (
Volumen de fluido que pasa por una sección transversal por unidad de tiempo RELACION
El flujo másico es directamente proporcional al producto de la densidad por el flujo volumétrico o también directamente proporcional al flujo volumétrico e inversamente proporcional al volumen específico. ¿La cantidad de masa que entra a un volumen de control tienen que ser igual a la cantidad de masa que sale durante un proceso de flujo inestable?
5-3.
La cantidad de masa no tiene que ser igual a la cantidad de masa que sale debido al que el flujo de salida se puede restringir a graduar no permitiendo así una igualdad entre la masa de salida y de entrada. 5-4.
¿Cuándo es estable el flujo que pasa por un volumen de control? Cuando se aplica que la cantidad de masa que entra es la misma cantidad de salida del volumen de control.
5-5.
Considere un dispositivo con una entrada y una salida. Si los flujos volumétricos en la entrada y en la salida son iguales, ¿El flujo por este dispositivo es necesariamente estable? ¿Por qué? No, porque el flujo en el dispositivo varía debido a que la densidad del fluido puede variar dentro del dispositivo variando la densidad de la entrada respecto a la de salida.
TRABAJO DE FLUJO Y TRANSFERENCIA DE ENERGIA POR MASA.
¿Cuáles son los diferentes mecanismos para transferir energía hacia o desde un volumen de control? 5-19.
La energía puede ser transferida hacia o desde un volumen de control en forma de calor, trabajo, y masa. 5-20.
¿Qué es energía de flujo? ¿Poseen energía de flujo los fluidos en reposo?
Es la energía necesaria para meter o sacar un fluido de un volumen de control. Los fluidos en reposo no poseen energía de flujo porque está en reposo. ¿Cómo se comparan las energías de un fluido que fluye y en fluido en reposo? Describa las formas específicas de energía asociada a cada caso. 5-21.
Dice que la energía total de un fluido estacionario está formada por tres partes que son las Energía Cinética, Energía Potencial y Energía interna; mientras que esta misma energía total para un fluido en movimiento tiene un nuevo componente aparte de estos tres el cual el la ENERGIA DE FLUJO. BALANCE DE ENRGIA DE FLUJO ESTACIONARIO: TOBERAS ACELERADORAS Y DIFUSORES. 5-26.
¿Cómo se caracteriza un sistema de flujo estacionario? Se caracteriza porque el contenido de masa y energía permanecen constantes, además las propiedades del fluido en la entrada y en la salida permanecen constantes. Ósea ninguna propiedad intensiva (dentro del sistema) o extensiva (límites del sistema) dentro del volumen de control cambia con el tiempo.
5-27.
Un sistema de flujo estacionario ¿puede implicar un trabajo de la frontera? No, porque el volumen del volumen de control es constante y la masa total o energía que entra es la misma que sale. Al haber trabajo no sería un sistema con flujo estacionario.
Un difusor es un dispositivo adiabático que disminuye la energía del fluido al desacelerarlo. ¿Qué sucede con esa energía cinética perdida? 5-28.
No se pierde, se convierte en energía de presión. La energía cinética de un fluido aumenta a medida que se acelera en una tobera adiabática. ¿De dónde procede esa energía cinética? 5-29.
La energía cinética de un fluido aumenta al gastarse o disminuir la energía interna. ¿Es deseable transferir calor hacia o desde el fluido, cuando pasa por una tobera aceleradora? ¿Cómo afectara la transferencia de calor a la velocidad del fluido en la salida de la tobera aceleradora? 5-30.
Si es deseable, ya que puede que aumente o disminuye la velocidad del fluido, dependiendo del requerimiento y por consiguiente aumentara o disminuirá la energía cinética de este. Si se le agrega calor al fluido disminuirá la velocidad en la salida, debido a que aumenta la energía interna pero disminuye la cinética. TURBINAS Y COMPRESORES 5-45.
Una turbina adiabática está trabajando en un régimen estacionario ¿debe ser igual el trabajo efectuado por la turbina, a la disminución de la energía de vapor que pasa por ella? Sí, porque la turbina aprovecha la energía de vapor a través de los alabes para generar un trabajo. Y si esta energía disminuye el trabajo es de igual manera.
5-46.
Un compresor de aire trabaja en un régimen estacionario ¿Cómo compararía usted la tasa de flujo volumétrico a la entrada y a la salida del compresor? Al compararlo son diferentes ya que el flujo a la entrada es mayor que a la salida del compresor.
5-47.
¿Aumentara la temperatura del aire al comprimirlo en un compresor adiabático? Si aumentara debido a que el compresor es adiabático no permite la transferencia de calor al ambiente aumentando la temperatura en el aire generando incremento en la presión.
5-48. Alguien propone el siguiente sistema para enfriar una casa durante el verano:
comprimir el aire exterior normal, y dejarlo enfriar a la temperatura del exterior, pasarlo por una turbina he introducirlo en la casa. Desde el punto de vista termodinámico ¿es lógico el sistema que se propone? No es lógico, el aire ya enfriando no tiene necesidad de pasarse por la turbina o de mejor manera se pasa directamente por la turbina sin dejarlo enfriar antes.
VALVULAS DE ESTRANGULACION 5-64.
Durante un proceso de estrangulación, la temperatura de un fluido baja de 30 a -20 ºC ¿Puede proceder adiabáticamente este proceso? Si se puede considerar como proceso adiabático porque el proceso de disminución de presión es muy rápido, y el sistema muy pequeño para realizar una transferencia de calor.
5-65.
¿Espera usted que la temperatura del aire baje cuando pasa por un proceso estacionario de estrangulación? ¿Explique por qué? Primero se tiene en cuenta que tipo de gas es y cómo el aire es un gas ideal como el aire la entalpia en el estado uno es directamente proporcional a la entalpia en el estado dos por la temperatura puesto que la entalpia antes y después del estrangulamiento no varía por lo tanto la temperatura del aire no cambia.
5-66. ¿Espera que cambie la temperatura de un líquido en un proceso de
estrangulación? ¿Explique por qué? Para que baje la temperatura en el proceso de estrangulación debe variar el volumen especifico del fluido de un estado a otro, por lo tanto si permanece en la fase liquida no habrá una cambio de temperatura 5-67. Alguien dice, basándose en mediciones de temperatura, que la temperatura de un
fluido aumenta durante un proceso de estrangulación en una válvula bien aislada con fricción despreciable ¿Cómo valora usted esa afirmación? ¿Viola este proceso alguna ley de la termodinámica? Es valida la afirmación ya que la temperatura puede variar dependiendo de la presión y del volumen Pv ósea puede aumentar, disminuir y mantenerse constante, no la viola porque el proceso es válido.
