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ASIGNATURA GAIA CURSO KURTSOATERMODINÁMICA (Troncal, 7,5 cr.) 2º

NOMBRE IZENA FECHA DATA31/08/01

TEORÍA (35 % de la nota) Tiempo máximo: 40 minutos

1. Enuncie la Primera Ley de la Termodinámica.

2. Represente esquemáticamente el diagrama de fases (P–T) del agua; indiquela posición del punto crítico, el punto triple, la fase o fases estables en cadazona, la línea de presión P = 1 atm, y las temperaturas de corte de dichaisobara con las líneas del diagrama.

3. Indique cuáles son las ecuaciones de estado térmica y energética que cons-tituyen el modelo de sustancia incompresible.

4. Características de un proceso irreversible.

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5. Enuncie la Segunda Ley de la Termodinámica (basta uno solo de los enun-ciados).

6. Coeficiente de operación máximo de máquinas frigoríficas bitermas. ¿Puedeser mayor que 1? Razone la respuesta.

7. Demuestre que la variación de entropía de vaporización es igual a la varia-ción de entalpía de vaporización, dividida por la temperatura absoluta,sg – sf = (hg – hf)/T.

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8. Deduzca la relación entre humedad absoluta y presión de vapor de agua enel aire húmedo.

9. Calcule la relación volumétrica aire/combustible para el metano (CH4) cuan-do se quema con un 50 % de exceso.

10. Indique las tres variables que afectan al rendimiento en un ciclo de Ranki-ne simple.

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ASIGNATURA GAIA CURSO KURTSOATERMODINÁMICA (Troncal, 7,5 cr.) 2º

NOMBRE IZENA FECHA DATA31/08/01

PROBLEMA 1 (35 % de la nota)Tiempo máximo: 1 hora 15 minutos

Un actuador de una máquina consta de un émbolo de 25 kg situado en un sis-tema cilindro–pistón. El émbolo, cuya área es igual a 0,0050 m2, descansa ini-cialmente sobre los topes inferiores. La parte superior del cilindro está abiertaa la atmósfera. El aire del interior del cilindro se calienta hasta que el émboloalcanza los topes superiores. La presión y temperatura iniciales del aire son101 kPa y 20 °C, cv = 0,72 kJ/kgK, g = 9,80 m/s2 y Patm = 101 kPa. Se pide:

(a) La masa de aire contenido en el cilindro. kg

(b) La presión P2 y la temperatura T2 en el interior del ci-lindro, en el instante en que el émbolo comienza amoverse.

kPa

°C

(c) El calor comunicado antes de que se mueva el émbo-lo. kJ

(d) La temperatura T3, cuando el émbolo alcanza los to-pes superiores. °C

(e) El calor y el trabajo, durante el movimiento del ém-bolo.

Q= kJ

W= kJ

(f) La variación de entropía del aire durante el proceso. kJ/K

(g) Represente el proceso en un diagrama termodinámico.

P1 = 101 kPaT1 = 20 °C

Topesinferiores

Topessuperiores

Atmósfera

0,1 m

0,25 m

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ASIGNATURA GAIA CURSO KURTSOATERMODINÁMICA (Troncal, 7,5 cr.) 2º

NOMBRE IZENA FECHA DATA31/08/01

PROBLEMA 2 (35 % de la nota)Tiempo máximo: 1 hora 15 minutos

Un ciclo de refrigeración por compresión de vapor que utiliza refrigerante 134acomo fluido de trabajo funciona con una temperatura de –20 °C en el evapora-dor y una presión de 10 bar en el condensador. La salida del evaporador esvapor saturado, y la del condensador es líquido saturado. El rendimientoisoentrópico del compresor es 0,80. El flujo másico de refrigerante es 3kg/min.

Se pide:

(a) La temperatura de salida del compresor. °C

(b) El título del vapor a la entrada del evaporador. %

(c) El COP del ciclo.

(d) La capacidad de refrigeración en ton. ton

(e) El COP de una máquina de Carnot inversa quefuncione entre las misma temperaturas de eva-poración y condensación que el ciclo real.

(f) El caudal volumétrico aspirado por el compresor,en m3/min. m3/min

(g) Represente el proceso termodinámico en un diagrama T–s.

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Tabla de valores (no es necesario comple-tarla: se incluye sólo como ayuda)

Est. P (kPa) T (°C) h(kJ/kg)

s(kJ/kgK) Otros

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