Termodinámica
I.
Producto Académico N°1
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Procedimientos:
Revisa y estudia con detenimiento los contenidos desarrollados en la asignatura, con respec to a la introducción a la termodinámica. Repasa también los contenidos del texto del capito I y II Analiza y resuelve los problemas en forma ordenada indicando los procedimientos correspondientes e indicando las leyes y propiedades utilizadas en su solución.
I.
INDIQUE LA VERACIDAD VERACIDAD O FALSEDAD DE LAS PROPOSICIOES. PROPOSICIOES. (0.5 c/u) y (-0.5 c/u errado) 1. Cuando a una presión dada, la temperatura está por debajo de la temperatura de saturación se dice que la sustancia esta como vapor sobrecalentado. ( v) 2. El punto de ebullición del agua es de 1 00°C, a una presión atmosférica menor que 1 atm. (F ) 3. El peso es una propiedad intensiva ( F ) 4. Con una P=1bar y una T=100ºC su estado termodinámico es liquido comprimido ( F ) 1 bar=100 kpa
100 kpa
Vapor sobrecalentado 99.61
5. El sistema que puede intercambiar materia con sus alrededores se llama Sistema abierto.
II.
(V)
Marque la alternativa correcta Respecto a los cambios de fase de una sustancia pura, no se puede decir:
a) Se llama liquido comprimido cuando el líquido está a punto de convertirse parcialmente en vapor b) Durante un cambio de fase, la presión y la temperatura son dependientes. c) Es posible pasar del estado gaseoso al estado sólido sin pasar por el estado liquido 1|Página
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d) Los cambios de fase son necesariamente a temperatura constante e) Pueden coexistir simultáneamente las tres fases (solido, líquido y gaseoso)
6. Un “sistema ………………………” Es un volumen de control y un “sistema ………………” es una masa de control . a) Cerrado-abierto
b) Abierto-cerrado c) Aislado-cerrado d) Aislado-abierto e) Adiabático-cerrado
7. Con respecto a una mezcla liquido vapor de agua en equilibrio termodinámico, cual es la afirmación verdadera a) El líquido esta su enfriado b) El vapor esta sobrecalentado c) Ambos están saturados d) El vapor está a mayor temperatura que el liquido e) El vapor ocupa mayor volumen que el liquida 8. Indique que afirmaciones son falsas y cuales son verdaderas i. Es imposible tener vapor de agua a 20ºC ii. En una olla presión se cocina más rápido que en una olla normal. iii. Es imposible calentar un cuerpo sin que varie su temperatura. VVV a) b) VFV c) VVF d) FVF e) FFF 9. Una “frontera………………………” Deja pasar calor y un “sistema………………” intercambia energía, pero no masa. a) diatérmico-abierto b) adiabático-cerrado
c) diatérmico-cerrado d) permeable-abierto e) diatérmico-cerrado
III.
problemas para resolver 10. Determine la diferencia de presión entre A y B: S.G.=gravedad especifica o densidad relativa Dr
( = =
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3
ρagua=1000 kg/m
3
ρmercurio=13.5x1000=13500 kg/m 3
ρglicerina=1.26x1000=1260 kg/m 3
ρaceite=0.88x1000=880 kg/m
PA-(1000x0.6x9.81) - (13500x0.2x9.81) + (1260x0.35x9.81) - (880x0.1x9.81)=PB PA-PB=28910.07 kg/ms2 1pa=1kg/ms2 PA-PB=28910.07 pa PA-PB=28.91007 kpa
1. Complete esta tabla para el H2O: T, °C 50 143.61 250
P, kpa 12.352 400 500
V, m3 /kg 7.72 0.4624 0.47443
Descripción de fase Mezcla liquido vapor Vapor saturado Vapor sobrecalentado 3|Página
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110
350
0.0010517
Liquido comprimido
2. Tres kilogramos de agua en un recipiente ejercen una presión de 100 kPa, y tienen 250 °C de temperatura. ¿Cuál es el volumen de este recipiente? P=100 kpa T=250°C Vapor sobrecalentado
99.61
V=2.4062 m3/kg El volumen del recipiente: V=m.v V=3kg x 2.4062 m3/kg V=7.219 m3
3. Un dispositivo de cilindro-émbolo contiene inicialmente 1.4 kg de agua líquida saturada a 200 °C. Entonces, se transmite calor al agua, hasta que se c uadruplica el volumen, y el vapor sólo contiene vapor saturado. Determine a) el volumen del recipiente, b) la temperatura y presión finales, y c) cambio de energía interna del agua.
Solucion A TEMPERATURA 195 200
Vf (m3/Kg) 0,001149 0,001157
ENERG INTER (KJ/Kg) 828,18 850,46
Vi = m.Vf Vi = 1,4 Kg x 0.001157 m3/Kg
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Vi = 0,0016198 m 3
Ahora lo multiplicamos por 4 para obtener el volumen del recipiente Vrecipiente= 4 x 0.0016198m3 Vrecipiente =0.0064792m 3
Solucion B Vf =Vrecipiente/m Vf = 0.0064792 m3 / 1.4 Kg Vf = 0.004628 m 3/Kg
Sacamos un valor intermedio PRESION 2100 P 22000
TEMPERATURA 369,83 T 373,71
V (m3/Kg) 0.004994 0.004626 0.003644
ENERG INTER (KJ/Kg) 2233,5 E 2092,4
0.004626 − 0.004994 − 21000 = 0.003644 − 0.004994 22000 − 2100 P= 21,272 KPa
0.004626 − 0.004994 − 369,83 = 0.003644 − 0.004994 373,71 − 369,83 T= 370,88°C
0.004626 − 0.004994 − 2233,5 = 0.003644 − 0.004994 2092,4 − 2233,5 E= 2195,04 KJ/Kg
4. En un principio, 100 g de refr igerante 134a llenan un dispositivo de cilindro-émbolo con carga constante, a 60 kPa y -20 °C. A continuación se calienta el dispositivo hasta que su temperatura es 100 °C. Determine el cambio en el volumen del dispositivo como resultado del calentamiento. Respuesta: 0.0168 m3
P1=60 kpa T1=-20 °C V1= 0.33608 m3/kg Volumen inicial V1=mv1 V1= 0.33608 m3/kg*0.1kg
P2=60 kpa T2=100 °C V2= 0.50410 m3/kg Volumen final V2=mv2 V2= 0.50410 m3/kg*0.1kg 5|Página
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V1=0.033608 m3
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V2=0.050410 m3 Cambio en el volumen 3 ΔV=v2-v1=0.016802 m
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