Tema de Física termodinámica.

Primera ley de la termodinámica

21-1 En un proceso químico industrial, se suministran 600 cal. De calor aun sist. Mientras un ∆W = 200J es realizado por el sist. ¿Cuál es el incremento de energía?

Datos

∆Q = 600 Cal. = 2511.6J               ∆U = ∆Q - ∆W

∆W = 200J                                ∆U = 2511.6 – 200J

∆U =                                          ∆U = 2.31 KJ

21-2 Un pistón realiza un trabajo de 3000 Ft ●Lb sobre un gas que luego se expande desarrollando un W = 2500 Ft ●Lb sobre sus alrededores ¿Cuál es el cambio en U térmico de gas en Btu?

Datos

Q = 2500 Ft ●Lb         ∆U = ∆W - ∆Q

W = 3000 Ft ●Lb              = 3000  Ft ●Lb – 2500 Ft ●Lb

U = ¿?                              = 500 Ft ●Lb – 678 J

                                         = 0.642 Btu 

21-3 Un sist. Absorbe 200J de calor y al mismo tiempo realiza un W = 50J ¿Cuál es el cambio en la  ∆U?

Datos

∆Q = 200J           ∆U = ∆Q - ∆W

∆W = 50J                  = 200 – 50J

∆U = ¿?                    = 150J

21-4 Un bloque de 10Kg se desliza hacia abajo en un plano inclinado a X = 10m (Vertical). Si el bloque se mueve a V=10m/s cuando llega abajo ¿Cuántas calorías perdió en la fricción?

Datos

V = 10m/s

X = 10m            10Cal. [pic 1][pic 2]

m = 10Kg

21-5 A una presión constante de 101.3KPa, 1g de agua (1Cm3) se evapora completamente  y tiene un Vf = 1671 Cm3 en forma de vapor.

1. calcula el W  realizado por el sist. Al expandirse contra sus alrededores.

P = 101.3KPa               ∆W = P ∆V

∆U =1670Cm3               ∆W =101.3KPa (1670Cm3)(1x10-6 m3/Cm3

Vi = 1Cm3                                 ∆W =169J

Vf = 1671Cm3

 1Cm3 = 1x10-6 m3

1. ¿Cuál es el ∆U del sist.?

∆Q = mLf                   ∆Q = (0.001 Kg) (2.256x106J/Kg)

∆U = ¿?                     ∆Q = 2256J

∆W = 169J           ∆U =∆Q - ∆W                  Lf = Calor latente de fusión del agua

∆Q = ¿?                    =2090J

Segunda ley de la termodinámica

21-12 Durante un ciclo termodinámico completo un sist. Absorbe 600Cal de calor y libera 200Cal. Al medio ambiente.

1. ¿Cuántos J de W se realiza?

Qent = 600Cal → 2508JWcal =Qent-Qsent

Qsal = 200Cal →836J

                        W = 25085 – 836J = 1672J

1. ¿Cuál es la eficiencia del ciclo?

200(4.18) =836J                          

600(4.18) = 2508J                            [pic 3]

       E= 66%[pic 4]

21-13 Una máquina de vapor toma vapor de un calentador a 200°C y lo expulsa directamente al aire a 100°C. ¿Cuál es su eficiencia total?

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