UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA FACULTAD DE INGENIERA

Departamento de Ingeniera Qumica y Ambiental Termodinmica Taller

1. Calcule el calor total en kJ para el siguiente proceso de calentamiento de agua:

Condiciones iniciales: P = 1atm, T = -10C, 2 moles Condiciones finales: P = 1 atm, T = 125C, 2 moles Cp hielo: 2,09 J/g oC, Hfusin: 6,01 kJ/mol, Hvaporizacin: 40,67 kJ/mol, Cp agua liq: 4,184 J/g C, Cp agua vapor: 1,84 J/ g C.

2. Un gas ideal inicialmente a 30C y 100kPa se somete a los siguientes procesos cclicos en un

sistema cerrado: En un proceso mecnicamente reversible primero hay una compresin adiabtica hasta 500kPa,

a continuacin un enfriamiento a presin constante hasta 30C y finalmente ocurre una expansin isotrmica hasta su estado original.

El ciclo experimenta los mismos cambios de estado pero cada etapa es irreversible con una eficiencia de 80%. Calcule Q, W, U y H para cada etapa del proceso y para todo el ciclo. Considere Cp = (7/2)R y Cv = (5/2)R. Represente el ciclo en un diagrama P-V.

3. Un gas ideal experimenta la siguiente secuencia de procesos reversibles en un sistema cerrado: a. Se comprime adiabticamente desde 70C y 1 bar hasta 150C b. Despus se enfra desde 150C hasta 70C a presin constante c. Finalmente se expande isotrmicamente hasta el estado original. Calcule Q, W, U y H para cada uno de los procesos. Considere Cp = (5/2)R y Cv = (3/2)R. Represente el ciclo en un diagrama P-V. d. Si ahora los procesos a y b son irreversibles pero se consiguen los mismos cambios de estado,

calcule Q y W si cada etapa ocurre con una eficiencia de 80%.

4. Dos tanques adiabticos contienen aire a diferentes temperaturas y presiones y estn conectados por medio de una vlvula (tal como se muestra en la figura).

El tanque A contiene 3 pie3 de aire a 500R y 100 psia y el tanque B tiene 2 lbm de aire a 750R y 50 psia. La vlvula se abre y la presin y temperatura alcanzan valores de equilibrio. Cules son esos valores?. Considere que no hay trabajo durante el proceso y que el aire es un gas ideal.

5. Un conjunto cilindro pistn contiene agua tal y como se muestra en la figura: El rea seccional del pistn es 0.046m2; la presin y la temperatura en el estado inicial (estado 1) son 30 psia y 426.7C respectivamente. Luego el agua se enfra transfiriendo energa a la atmsfera cuya presin es de 14.7 psia. Responda:

Cul es la masa del pistn? Cul es la masa de agua en el sistema? Durante el proceso de enfriamiento se alcanzan los topes mostrados en la figura (estado

2) manteniendo presin constante. Determine la temperatura en el estado 2 y la calidad si es que se trata de un estado saturado.

Posteriormente el sistema se sigue enfriando hasta una temperatura final de 21.1C (estado 3). Determine el volumen especfico en este estado y la calidad si es que se trata de una regin de 2 fases.

Cul es el porcentaje en volumen del lquido en el estado 3? Calcule el trabajo realizado por el sistema mediante la integral y empleando la primera

ley de la termodinmica. Realice un diagrama de P vs V representando las presiones y los volmenes especficos

de cada uno de los tres estados por los que atraviesa el sistema.