TERMODINÁMICA APLICADA Seminario Nº2

UPC  UNIVERSIDAD PERUANA DE CIENCIAS APLICADAS

Carrera de Ingeniería Industrial

TERMODINÁMICA APLICADA                                                                             

Seminario  Nº2

Formas de energía y su transformación

1. Un coche de carreras pequeño (kart) tiene una masa de 200 libras incluido el piloto y está impulsado por un pequeño motor de 3 hp.  Calcule: a) Cuánta energía cinética tendrá el coche al alcanzar una velocidad de  40 millas por hora en un circuito de carreras horizontal; b) En qué tiempo habrá alcanzado esa velocidad?.  Suponga que se puede disponer de toda la potencia mecánica para acelerar el coche.

1. Un calentador de resistencia eléctrica de 2 kW sumergido en 5 kg de agua, se enciende y se mantiene así por 10 minutos. Durante el proceso,  se pierden 300 kJ de calor a través del recipiente que contiene al agua. ¿Cuál será el aumento de la temperatura?

Dato:  Calor específico de agua líquida = 4.18 kJ/kg.oC

1. Un recipiente  que contiene agua, tiene acoplada una rueda de paletas conectada a un eje y una resistencia eléctrica conectada a una batería. Se aplica un par de 5 N.m al eje unido a la rueda de paletas el que gira a una velocidad de 300 rpm.  Al mismo tiempo, se suministra una corriente de 5,0 A  a la resistencia, mediante una batería de 6.0 V. Determine la potencia neta (W) y el trabajo neto realizado sobre el sistema, en kilojulios, si el proceso dura 1  min

Dato: Cp = 4.18 kJ/kg. oC

1. Un dispositivo de cilindro-émbolo sin fricción contiene 2 kg de nitrógeno a 100 kPa y 300 K. El nitrógeno se comprime reduciendo su volumen a 60% del valor inicial. Calcule el trabajo realizado sobre el gas y la transferencia de calor,  si el proceso se realizó a presión constante

      Dato:  Masa molar de N2 = 28 kg/kmol,  CV = 20.79 kJ/kmol. K

1. Un gas ideal se expande desde un estado inicial a 500 kPa y 0.1 m3 hasta 100 kPa. El proceso se desarrolla a temperatura constante. Calcule el trabajo realizado por el gas o sobre el gas y el calor transferido

1. Un cilindro cerrado cuyo eje está en posición vertical tiene ajustado un pistón en su extremo superior. El pistón soporta un cierto peso que mantiene una presión constante de 3 bar en los 0.8 kg de helio (masa molar = 4 kg/kmol) contenidos en el cilindro. El volumen del gas se reduce de 0.1 a 0.03 m3 y su temperatura disminuye en 18oF. Calcule el trabajo y el calor en este proceso.

Dato:  Masa molar = 4 g/mol      Cv = 3/2 R               R = 8.314 kJ/kmol. K

1. Una masa de 10 Kg de aire a 25°C y 150 kPa, que se encuentra dentro de un sistema cilindro – pistón, pasa por un proceso de expansión adiabática incrementando su volumen en un 30%.

1. Representar el proceso  en el diagrama P-V
2. Calcular la temperatura y presión al finalizar la expansión, en °C y kPa.
3. Determinar el calor y el trabajo, en kJ                              

Dato: CV (aire) = 0.756 kJ/kg oC     γ = 1.4    Masa molar del aire = 29 kg/kmol

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