TEORA Y PROBLEMAS PARA TERMODINMICA

TEORA.-

1.- Explicar y definir : a) Termodinmica ;b) Clasificacin de la termodinmica.c) Ejemplos de aplicacin de transformacin de Energa. 2.- Explique y defina : a) Calor; Clasificacin y formas de transmisin b)Sistemas; y su clasificacin

3.- Determine la temperatura en F , para que se cumpla la siguiente expresin matemtica. (C+2K)/ (R+ 3F) = -1/9

4.- Un manmetro sirve para medir presiones absolutas?. Explique muy brevemente

.- Explicar y definir : la primera ley de la termodinmica (Ec. General; sist. cerrados, sist, de flujo corriente) 2.- Explique y defina : Presin Media Efectiva

3.- Explicar el Ciclo de Carnot: como ciclo de potencia y de consumo,( grficos, ecuaciones de rendimiento)1.- Dos vasos de vidrio para beber, con pesos iguales pero diferentes formas y diferentes reas de seccin transversal se llenan con agua hasta el mismo nivel. De acuerdo con la expresin P = Po + gh, la presin es la misma en el fondo de ambos vasos. En vista de lo anterior, por qu uno pesa ms que le otro? 2.- Si la parte superior de su cabeza tiene un rea de 100 cm2, cul es el peso del aire sobre usted? 3.- Explicar el Ciclo de Carnot: como ciclo de potencia y de consumo, como refrigeracin y como bomba de calor( grficos, ecuaciones de rendimiento)

PROBLEMAS

1.- Un dispositivo cilindro- pistn contiene inicialmente un gas a 1 MPa y 0.02 m3; el gas se expande hasta un volumen final de 0.04 m3 bajo la condicin de que : a) P = C ; b) PV = C .Calclese el trabajo hecho para las dos trayectorias del proceso en Kj y grafique las mismas, en ambos planos.

2.- Para el tanque de la Figura, determine la profundidad del aceite, h, si la lectura en el medidor de presin del fondo es de 35,5 lb/pulg2 relativa, la parte superior del tanque est sellada y el medidor superior indica 30 lb/pulg2 relativa. 3.- Trazar el siguiente ciclo de tres procesos: (1-2) expansion T=C;(2-3) S=C;(3-1) P=C Planos P-V y T-S; indicando los flujos de calor QA y QR1.- Para el manmetro diferencial que se muestra en la Figura, calcule la diferencia de presin entre los puntos A y B. La gravedad especfica del aceite es de 0,85 .

1.- Un ciclo de Otto, cuyas condiciones iniciales son de 1 bar y 20C y 1 kg de fluido de trabajo, tiene una relacin de compresin de 6. La temperatura mxima es de 1500C. Calcular la Presin Mxima en bar (k=1.4 y Cv= 0.7165 Kj/kgK)

2- En un ciclo Otto ideal, al inicio de la compresin se tiene la presin de 1 bar, 15C, si la relacin de compresin es de 5 y el calor suministrado es de 2000 Kj/kg.. Determine a) Calor rechazado; b) Pme . 3.- Un ciclo Diesel estandar, opera con una relacin de compresin de 16.7; y una relacin de combustin de 2. Al comienzo de la compresin la temperatura y la presin del aire son 37C, 0.10 Mpa, respectivamente .Determinar:a) T3, P4; b) Qa y e.

4.-A un ciclo de Diesel se le proporciona 1535 Kj/kg de calor por ciclo, la presin y la temperatura al comenzar la compresin son 0.095 MPa, y 27C respectivamente y la presin despus de la compresin es 3.60 MPa .Determinar: a) rk ;b)Tmxima; c)rc; d) La presin despus de la expansin isentrpica; e) Trabajo neto Kj/kg.

5.- Se propone un ciclo de aire estandar, con un estado inicial a 27C, 100KPa y 0.860 m3/kg. El proceso (1-2) V=C calentamiento hasta 200 KPa ; (2-3)P=C es un calentamiento hasta 1200K y 1.72 m3/kg; (3-4) expansin S=C hasta 100KPa; (4-1) P=C enfriamiento hasta el estado inicial. Determinar: a) Qa ; b) Wn ( en ambos planos); c) e; d) Si fuera mquina trmica de Carnot cul sera su eficiencia.(considerar slo las temperaturas mxima y mnima)

6.- Se propone un ciclo de aire estandar que comienza a 100 KPa ,27C y 0.860 m3/kg. El proceso (1-2) S=C compresin hasta 275 KPa; (2-3) P=C calentamiento hasta 1200K y 1.25 m3/kg; (3-4) V=C enfriamiento hasta 100 KPa; (4-1) P=C es un enfriamiento hasta el estado inicial. Determinar: Qa, Wn, e, rendimiento de Carnot con las temperaturas mximay mnima.

7.- Se propone un ciclo de aire estandar con un estado inicial a 37C, 1.2 bar y 0.741 m3/kg, el proceso (1-2) V=C calentamiento hasta 3 bar; (2-3) P=C calentamiento hasta 1.48 m3/kg; (3-4) S=C expansin hasta 1.2 bar; (4-1) P=C enfriamiento hasta el estado inicial. Determinar : Qa, Wn e, rendimiento de Carnot con las temperaturas mxima y mnima.

1.- Un dispositivo de cilindro mbolo, contiene 0.1 m3 e agua lquida y 0.9 m3 de vapor de agua en equilibrio a 800 Kpa. Se transfiere calor a P=C, . Hasta que la Temperatura alcanza 350C.a) Cul es la Temperatura inicial del agua?b) Determine la masa total de aguac) Calcule el Volumen Finald) Muestre el proceso en un diagrama P-V

2.- El vapor de agua sobrecalentada a 80 psia y 500F se deja enfriar a V=C, hasta que la temperatura desciende a 250F, en el estado final, determine: a) La presin, b) La calidad ,c) La entalpa. C) Muestre el proceso en un diagrama T-V. 3.- Un dispositivo de cilindro mbolo contiene 0.8 Kg de vapor a 300C y a 1 Mpa, el vapor se enfra a P=C hasta que la mitad de la masa se condensa. a)Muestre el proceso en un diagrama T-V, b) Temperatura Final, c) Determine el cambio de volumen.

4.- Un recipiente rgido de 0.5 m3, contiene una mezcla de agua saturada de lquido vapor a 100C. El agua se calienta hasta estar en el estado crtico. Determinar la masa del estado lquido y el volumen ocupado por el lquido en el estado inicial.

5.- Un dispositivo cilindro mbolo, con un volumen inicial de 0.01 m3, esta lleno de refrigerante R-134 , en estado de vapor saturado a 16C .El refrigerante se comprime hasta que alcanza un estado a 9 bar y 60C. Durante el proceso de compresin se rechaza 0.44 Kj de calor, Calclese el trabajo de compresin requerido en Kj . Graficar el proceso.4.- Una maq Rankine recibe vapor recalentado a 5 (MPa) y 400C y sale a 20 (KPa). Existe un desnivel de 4 m entre la entrada y la salida de la turbina, V2= 14(m/s) y V3= (280 m/s). Calcular : Wn, por unidad de masa de vapor,determinar en % el efecto de cada trmino en el trabajo.

3.- Los criterios de diseo para un ciclo de energa generada por vapor que funciona conforme al ciclo de Rankine son velocidad de flujo de masa 4000 (Kg/min) ; la energa generada es de 50 (MW) ; presin de entrada a la turbina 40 Bar; Presin de descarga de la turbina 0.1 Bar ; Calidad a la salida de la turbina 0.94 . No tomando en cuenta el trabajo de la bomba y los cambios en las energas cintica y potencial; encuentre:a) Temperatura en la boca de admisin de la turbina.b) Trabajo de la turbinac) Eficiencia trmica.Una planta de turbina de gas que opera en un ciclo Brayton con regeneracin, entrega 20000 kW a un generador elctrico. La temperatura mxima es 1200 K y la temperatura mnima es 290 K. La presin mnima es 95 kPa y la presin mxima es 380 kPa. La eficiencia del regenerador es de 75%. La eficiencia del compresor es de 80% y la de la turbina es 85%.a) Cul es la potencia de la turbina?b) Qu fraccin de la potencia de la turbina es usada para mover el compresor?