Guía de Termodinámica

UNIVERSIDAD DEL ALBA

ESCUELA DE INGENIERÍA

SEDE LA SERENA

Guía de Termodinámica

Dr. Ricardo Zamarreño B.

1.-        Suponga que un hombre se encuentra en un sistema aislado y que su capacidad calorífica es de 4.18 J K-1 g-1 , si su temperatura  es de 38 ºC, al cabo de 48 horas ¿Cuál será su temperatura?.

2.-        Un globo de 0,5 m de diámetro contiene aire a 25 ºC y una presión de 1 bar. A continuación, se llena con aire isotérmicamente y de manera reversible hasta una presión de 5 bar. Suponga que la presión es proporcional al diámetro del globo y calcule a) el diámetro final del globo y b) el trabajo efectuado durante el proceso.

3.-        Dos moles de oxígeno gaseoso, que pueden considerarse como ideales con Cp = 29,4 J/K mol, (independientes de la temperatura), se mantienen a 273,15 K en un volumen de 11,35 L.

a) ¿Cuál es la presión del gas?, b) ¿Cuál es el valor de PV? y c) Cual es el valor de Cv?.

4.-        Suponga que el gas del problema 3  se calienta reversiblemente  a 373 K a volumen constante: a) ¿Qué cantidad de trabajo se efectúa sobre e sistema?, b) ¿Cuál es el aumento de energía interna?, c) ¿Cuánto calor se agrega al sistema?, d) ¿Cuál es la prisión final?, e) ¿Cuál es el valor final de PV? y f) ¿Cuál es el aumento de entalpia?.

5.-        Un gas se comporta de manera ideal y su Cv esta dado por Cv /j K-1 mol-1 = 21.52 + 8.2x10-2T/K. Calcule: a) ¿Qué valor tiene Cp en función de T?. b) Una muestra  de este gas se encuentra inicialmente a T= 300 ºK, P = 10 bar y V = 1 L, se permite que se expanda a P1= 1 bar, V1=  10 L. ¿Qué valor tienen ∆U y ∆H para este proceso?. ¿Se podrá efectuar el proceso de manera adiabática?.

6.-        Un motor funciona entre 125 ºC y 40 ºC. ¿Qué cantidad mínima de calor debe retirarse del depósito para obtener 1,5 KJ de trabajo?.

7.-        Suponga que un  iceberg que pesa 1x109 Kg se desplaza a una región del océano donde la temperatura es de 20 ºC. ¿Cuál seria la cantidad máxima de trabajo que se genera durante la fusión del iceberg?. Suponga que la temperatura de este es de  es de 273.15 ºK. El calor latente de fusión del hielo es de  6.025 KJ/mol.. Si el proceso se efectuara en un día, ¿Qué potencia en energía se produce?.

8.-        Un gas ideal CO, con masa molecular de 44 g/mol, se expande lenta e isabaricamente. La masa del gas es de 0,2 Kg y la expansión tiene lugar a una atm. Si la expansión se inicia a  100 ºC y termina a 300 ºC, encuentre el valor promedio de  Cv y Cp, durante el proceso.

9.-        Los bloques  A y B se encuentran inicialmente a 100 y 500 ºC respectivamente. Se les une y aísla de los alrededores. Determine la temperatura  de los bloques en el equilibrio. El bloque A es de aluminio c= 0,900 KJ/Kg K con mA = 0,5 kg, en tanto que el bloque B es de cobre con c= 0,386 KJ/Kg K con mB = 1 Kg.

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10.-        Una máquina absorbe 1600 J de una fuente caliente y libera 1000 J a la fuente fría en cada ciclo. Calcular a) la eficiencia de la máquina, b) el trabajo realizado en cada ciclo y c) la potencia de salida de la máquina, si cada ciclo dura 0,3 s.

11.-        Un globo de 0,5 m de diámetro contiene aire a 25 ºC y una presión de 1 bar. A continuación se llena de con aire isotermicamente y de manera reversible hasta una presión de 5 bar. Suponga que la presión es proporcional al diámetro del globo y calcule a) el diámetro final del globo y b) el trabajo efectuado durante el proceso.

12.-        La longitud de una barra de metal esta dada en función de la temperatura Celsius t por:

l =  lo(1 + at + bt2)

donde a y b son constantes. Una escala de temperatura t’, esta definida en función de la longitud de la barra de metal, tomando 100º entre el punto de fusión del hielo y de ebullición del agua. Hállese la relación entre t’ y t.

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