TERMODINÁMICA APLICADA Evaluación de desempeño
Enviado por Javier Noriega • 28 de Marzo de 2021 • Informe • 502 Palabras (3 Páginas) • 91 Visitas
UPC UNIVERSIDAD PERUANA DE CIENCIAS APLICADAS[pic 1]
División de Estudios profesionales para Ejecutivos
TERMODINÁMICA APLICADA
Evaluación de desempeño
Balance de energía en sistemas cerrados: trabajo de frontera
Desarrolle grupalmente los siguientes ejercicios. Presente sus cálculos y su respuesta de manera clara y ordenada, escribiendo unidades correctamente.
Fecha de presentación: hasta el domingo 21 de marzo a las 23:59 horas, por la plataforma del aula virtual.
En relación al problema del cilindro- resorte del MTA semana 2:
DATOS O VALORES PREDETERMINADOS | ||||
*Para gas |
|
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| |
Temperatura inicial |
| T1 (°C) | 20 | |
capacidad calorifica |
| Cv (kj/kg °c) | 0.716 | |
masa molar |
| M ( kg/kmol) | 30 | |
posicion inicial del piston |
| z (m) | 0.4 | |
*Para cilindro-pistón-resorte |
|
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| |
Masa del pistón Mp (kg) 4 |
| Mp (kg) 4 | 4 | |
Área transversal Ap (m2) 0.0085 |
| Ap (m2) | 0.0085 | |
Constante del resorte |
| k (N/m) | 15 | |
*Para el retorno | ||||
Presion atmosférica Patm (kpa) 95 |
| Patm (kpa) | 95 | |
VARIABLES | ||||
Desplazamiento del piston |
| X (m ) | 0.15 | |
INCOGNITA | ||||
Calor suministrado al gal |
| Q (kj) | ?? |
- Calcule el trabajo realizado por el gas en el cilindro, cuando el resorte se ha comprimido 15 cm
- Calcule la variación de energía interna que ha experimentado el gas.
- Halle el calor transferido
CALCULOS | ||||||||
P1(KPA) |
| Presión inicial | P1 = Patm + M g/A . 1000 | 99.62 | ||||
V1(m3) |
| Volumen inicial | V1 = A Z | 0.0034 | ||||
m (kg) |
| Masa de gas | m = P1.V1.M/R.T1 | 0.0042 | ||||
P2(Kpa) |
| Presión final | P2 = P1 + KX/A . 1000 | 99.88 | ||||
V2(m3) |
| volumen final | V2 = V1 + A . X | 0.004675 | ||||
T2 (°C) |
| Temperatura final | T2 = T1 (P2/P1) . (V2/V1) | 404.15 | K = | 131.00°C | ||
Trabajo de frontera |
| Wfrontera= P1(V2 - V1) + (K/2000)X^2 | 0.1272 | KJ | ||||
Variación de energía |
| Δ U sistema =m Cv (T2 - T1) | 0.3315 | KJ | ||||
CALOR SUMINISTRADO AL GAS | Qentrada (KJ) = Wfrontera + Δ U sistema |
| ||||||
|
| Qentrada (KJ) = | 0.4587 | KJ |
- Utilice la hoja Excel y calcule las mismas cantidades (W, ΔU, Q) para diferentes desplazamientos: 5, 10, 15, 20, 25 cm. Muestre en un cuadro y concluya sobre la relación entre trabajo y desplazamiento del pistón
[pic 2]X=5 cm[pic 3]
X=10 cm
X=15 cm
[pic 4]
X=20 cm
[pic 5]
X=25 cm
[pic 6]
X(m) | Wfrontera (KJ) |
0.05 | 0.0424 |
0.1 | 0.0847 |
0.15 | 0.1272 |
0.2 | 0.1696 |
0.25 | 0.2122 |
La conclusión es que a medida que se deforma el resorte, aumenta el trabajo de frontera.
- ¿Hay diferencia entre la variación de energía interna y el calor? Interprete a cada una de estas cantidades tomando los valores numéricos para el desplazamiento de 15 cm
X(m) | U (KJ)[pic 7] | Q ( KJ) |
0.15 | 0.3315 | 0.4587 |
Si existe diferencia entre la variación de la energía interna y el calor suministrado, observando que para una deformación del resorte de 15 cm se debe suministrar calor de 0.4585 KJ, ocasionando una variación de energía interna del aire de 0.3313 KJ .
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