Ejercicios tipo examen Termodinámica 1

Universidad Industrial de Santander[pic 1]

Escuela de Ingeniería Mecánica

Parcial 1 de Termodinámica 1 B3 (2020-II)

Nov/2020        

Nombre: Juan Cristobal Riaño Ardila        Código estudiante 1: 2164552

Nombre: Elizabeth Pérez Galvis               Código estudiante 2:2135026  

Resultado del aprendizaje a evaluar:

1. Identificar el vocabulario exclusivo asociado con termodinámica a través de la definición precisa de concepto básicos.
2. Revisar e aplicar el SI métrico.
3. Comprender y aplicar conceptos de temperatura, escalas de temperatura, presión y presión absoluta y manométrica.
4. Conocer el concepto de sustancia pura.
5. Entender la física de los procesos de cambio de fase.
6. Ilustrar los diagramas de propiedades P-v, T-v y P-T y P-v-T
7. Determinar Propiedades termodinámicas de sustancias puras de tablas de datos de propiedades
8. Describir la sustancia hipotética "gas ideal" y la ecuación de estado de gas ideal
9. Conocer el factor de compresibilidad, que da cuenta de la desviación de los gases reales del comportamiento de los gases ideales

1. (Valor 2.0) En un dispositivo de conjunto cilindro-pistón se tiene almacenado aire como fluido de trabajo. En su parte superior, el pistón está unido a un resorte y expuesto a una presión atmosférica de 1 bar. Inicialmente, el pistón está en la parte inferior y el resorte ejerce una fuerza insignificante sobre el pistón. La válvula se abre aire ingresa al cilindro desde la línea de suministro, lo que hace que el volumen de aire dentro del cilindro aumente en 3.9 x 10-4 m3. Además, por acción del calor adicionado después de detener el ingreso de aire al cilindro, el gas este se expande 20%.

Si k = 10kN / m, la masa del pistón es 10kg y el área del pistón es 7.8 x 10-3 m2 y asumimos que ignoramos la fricción entre el pistón y la pared del cilindro.

1. Determine la presión del aire dentro del cilindro, en kPa, cuando el pistón está en su posición inicial.
2. Repita cuando el pistón esté en su posición final.

La aceleración local de la gravedad es de 9,81 m / s2.

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1. (Valor 2.0) En un dispositivo de conjunto cilindro-pistón-pin se tiene almacenada agua a condiciones iniciales de 10bar y 723K. El sistema sufre un enfriamiento a volumen constante hasta alcanzar una temperatura de 373K. En este punto el pin del conjunto se retira y continua el proceso de enfriamiento, el proceso se detiene cuanto el agua llega a una x = 0. En este punto se coloca de nuevo el pin y se calienta el cilindro hasta alcanzar una presión de 25bar a volumen constante.

1. Calcule las propiedades P-v-T y la calidad (si la sustancia es una mezcla liquido + vapor) en cada estado definido,
2. Grafíquelos en diagramas P-v y T-v colocando las remarcas para cada propiedad en el gráfico.
3. Describa la fase en la que están los diferentes estados de la sustancia.  
4. Calcule la variación de energía interna para el proceso completo.

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1. (Valor 1.0)

a) Determine la temperatura del aire cuando se tienen las siguientes condiciones:

 5 kg de aire a una presión de 3bar y un volumen de 2.2 m3. Tenga en cuenta el concepto de factor de compresibilidad.

Solución parcial #1

1)

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