TALLER TERMODINAMICA CALOR Y TRABAJO

TALLER TERMODINAMICA CALOR Y TRABAJO

1.Un cuarto de 4X5x7 metros completamente hermético (adiabático) se encuentra a 20°C y la temperatura exterior se encuentra a 40°C, si la pared tiene un espesor de 20 cm. Dentro del cuarto se encuentran dos personas de pie, cuya área superficial de piel es de 2.0 m2 y cuya temperatura corporal es de 37°C y un coeficiente de transferencia de calor por convección es de 7W/m2°C y la emisividad de la piel es de 0.95 y la conductividad térmica es de 0.37W/m°K. Una de las personas se encuentra planchando con una plancha que consume 500 W y la temperatura de la parte metálica de la plancha es de 120°C y  el coeficiente de transferencia de calor por convección es de 30 W/m2°C y la plancha tiene una emisividad de 0.3 y un área de superficie de 0.08 m2. La otra persona se encuentra viendo televisión que consume un trabajo de 140 KW de los cuales el 30% se transmite como calor al cuarto.

1. Halle la cantidad de calor que se transfiere desde la parte exterior hacia el interior del cuarto
2. Encuentre el calor que están liberando las personas y los elementos(plancha y televisor) dentro del cuarto
3. Encuentre el tiempo para que la temperatura en el cuarto suba a 50°C.

2. Haga un comentario sobre la factibilidad de enfriar una cocina en el verano abriendo la puerta del refrigerador eléctrico.

3. Si un tanque que contiene 20 kg de agua a 20°C posee un agitador que proporciona trabajo al agua con una rapidez de 0.25 kW icuánto tiempo transcurrirá para que la temperatura del agua aumente a 30°C si no se pierde calor del agua hacia los alrededores? Para el agua, Cp = 4.18 kJ kg-1°C-1.

4.Se añade a un sistema cerrado una cantidad de calor igual a 7.5 kJ, al mismo tiempo que su energía interna disminuye 12 kJ. ¿Cuánta energía se transfiere como trabajo? ¿Cuánto calor se transfiere para un proceso que provoca el mismo cambio pero donde el trabajo es cero?

5.Se calienta un cuarto de  4X5x7 metros mediante el radiador de un sistema de calefacción de vapor.  El radiador transfiere calor a una tasa de 10000 kJ/hora y se utiliza un ventilador de 1000 W para distribuir el aire caliente en el cuarto. Se calcula que la tasa de pérdida de calor del cuarto será cercana a 5000 kJ/hora. si la temperatura inicial del cuarto  es 10°C. Determine cuanto tiempo se requerirá para que la temperatura del aire en el cuarto aumente a 20°C.

6.Una masa de 5 kg de vapor de agua saturado a 250 kPa se calienta a presión constante hasta que la temperatura alcanza 300°C. Calcule el trabajo realizado durante este proceso.

7.La superficie exterior de una nave espacial en el espacio tiene una emisividad de 0.8 y una absorbancia de 0.3 para la radiación solar. Si esta incide sobre la nave a una tasa de 1000 W/m2. Determine la temperatura de la superficie de la nave cundo la radiación emitida es igual a la energía solar absorbida

8.Un dispositivo cilindro embolo sin fricción contiene 9 kg de vapor de agua sobrecalentado a 500 kPa y 300°C. después el vapor se enfría a temperatura constante hasta que 70% de la masa se condensa. Determine el trabajo efectuado durante este proceso

9.Una plancha de 1000 W se deja sobre la mesa de planchado con su base expuesta al aire a 20°C. el h entre la base y los alrededores es de 35 W/m2°C. si la base tiene una emisividad de 0.6 y un área de superficie de 0.02 m2. Determine la temperatura de la base de la plancha??

10. En un salón de clases que normalmente aloja a 40 personas se instalarán unidades de aire acondicionado con capacidad de enfriamiento de 5 kW. Se puede suponer que una persona en reposo disipa calor a una tasa de alrededor de 360 kJ/h. Además, hay 10 focos en el aula, cada uno de 100 W. Las paredes del cuarto son de madera, con un espesor de 5 cm 3 metros de altura y una profundidad de 10 m y la temperatura exterior de la casa es de 37°C. Si el aire en el aula se debe mantener a una temperatura constante de 21 °C, determine el número de unidades de aire acondicionado requeridas.

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