Examenes Resueltos de Termodinamica 1

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  • 8/10/2019 Examenes Resueltos de Termodinamica 1

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    UNIVERSIDAD NACIONAL JOSE MARIA ARGUEDAS

    FACULTAD DE INGENIERA

    ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA AGROINDUSTRIAL

    CURSO: Termodinamica I

    TEMA: Solucion de los examenes de semestre 2013-2

    DOCENTE: Ing. Fredy Taipe Pardo

    INTEGRANTES:

    TAIPE FLORES, Yuber

    VELASQUE FLORES, Betzabe OBREGON YUPANQUI, Mirian Estefani

    VIVANCO BULEJE, Eber Alejo

    ALCARRAZ HUAMAN, Alexander

    FECHA DE ENTREGA: 18 de diciembre de 2013

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    PRIMERA PRCTICA DE TERMIDINAMICA I

    1. Determinar el calor que hay que suministrar para convertir un gramo de

    hielo a -20C en vapor a 100C. Los datos son los siguientes: Calor

    especifico del hielo Cp hielo=2,090 J/(Kg K), calor de fusin del hielo

    h

    fusin=334.10 J/kg, calor especifico del agua h evaporizacin=2,260 J/Kg.

    Datos:

    Hallamos el Qs

    ( )

    *

    Hallamos QL

    100C

    -20C

    T

    QL

    Qs

    QL

    Q

    Qs

    Q4Q3Q2Q1

    Qs

    QL

    0C

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    Hallamos Qs2 ( ) ( )

    Hallamos QL2 2. Complete el cuadro si g=32.1 ft/sec2y el volumen es 10m3.

    a) Para un volumen especifico

    Despejamos la masa

    Reemplazamos la masa y hallamos densidad

    Reemplazamos la densidad y hallamos el peso especfico

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    Reemplazamos la masa y la gravedad y hallamos el trabajo

    *b) Para una densidad

    Despejamos la masa

    Reemplazamos la masa y hallamos el volumen especfico

    Hallando el peso especifico

    Hallando el trabajo

    *c) Para un peso especifico

    Hallamos la densidad

    Hallando la masa teniendo como dato la densidad

    Hallando el volumen especifico teniendo como dato la masa

    Hallando el trabajo

    *

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    d) Para un masa Hallando el volumen especifico

    Hallando la densidad

    Hallando el peso especifico

    Hallando el trabajo

    *e) Para un trabajo

    Hallando el trabajo

    Hallando el volumen especifico

    Hallando la densidad

    Hallando el peso especifico

    Completando el cuadro

    v(m /kg) (kg/m ) (N/m ) m(kg) w(N)

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    A 20 0.05 0.4874 0.5 4.874

    B 0.5 2 19.496 20 194.96

    C 2.43 0.4103 4 4.103 39.99

    D 0.1 10 97.48 100 974.8

    E 0.9748 1.02585 9.999 10.2585 100

    3. La fuerza de atraccin entre dos masas m1 y m2 que tienen dimensiones

    pequeas comparadas con su distancia de separacin R, est dada por la

    tercera ley de Newton, F=Km1m2/R2donde K=6,67*104Nm2/kg2Cul es la

    fuerza gravitacional que el sol (1.97*1030kg) y la tierra (5.95*1024kg), la luna

    (7.37*1022kg) en un instante cuando la tierra, la luna y el sol forman un

    ngulo de 90? Las distancias entre la tierra y la luna y el sol y la luna son

    de 380*103km y 150*106km, respectivamente.

    R=?

    F= Km1m2/R

    2

    K=6,67*104Nm2/kg2

    msol = 1.97*1030kg

    mtierra = 5.95*1024kg

    mluna = 7.37*1022kg

    150*10 km6

    380*10 km3

    Sol

    Tierra

    Luna

    R

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    Hallando la distancia R

    {

    }

    4. El vapor de agua sobrecalentado a 180 psi y 500F se deja enfriar en un

    volumen constante hasta que la temperatura desciende a 250F. En este

    estado final, determine: la calidad y la entalpia. As mismo, muestre el

    proceso en un diagrama T-v con respecto a las lneas de saturacin.

    Solucin:

    Diagrama T-v

    Datos

    T

    vf1 vf2 vg1 vg2

    500C

    250C

  • 8/10/2019 Examenes Resueltos de Termodinamica 1

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    Solucin: Se puede obtener los siguientes datos

    Reemplazamos los volmenes para obtener calidad.

    Hallamos h con la calidad que se ha obtenido

    5. Un recipiente rgido cerrado con un volumen de 0.5m3, se calienta con una

    placa elctrica. Inicialmente el recipiente contiene agua como una mezcla

    bifsica de lquido saturado y vapor saturado a 1 bar. Representar los

    estados inicial y final en un diagrama T-v y determinar:

    La temperatura en C para cada estado.

    La masa de vapor presente en cada estado en kg.

    La presin del recipiente si este sigue calentando hasta que solo

    contenga vapor saturado.

    Diagrama T-v

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    Datos

    Hallamos mg

    Interpolamos para obtener temperatura

    T

    vf1 vf2 vg2 vg1

    1.5 bar

    1 bar

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    Interpolamos para obtener vf

    Interpolamos para obtener vg

    Para el volumen reemplazamos datos interpolados.

    ( )

    Hallamos la calidad

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    Hallamos mg

    Para la presin

    No hay vf,entonces se elimina y hallamos v

    ( ) ( )

    Ahora hallamos la presin

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    PRIMER EXAMEN PARCIAL DE TERMODINMICA I

    1. Determine la obtencin de la humedad Y a partir de una de las

    propiedades termodinmicas especficas.

    2. Represente los diagramas T-v y P-T, considerando las partes y regiones

    principales.

    Diagrama T-v

    T

    v

    linea de presin contante

    regin de vapor sobrecalentad

    vaporsaturado

    liquidosaturado

    regin saturada

    liquido-vaporre

    gi

    nl

    iquid

    oc

    omprimid

    o

    punto critico

    vf v

  • 8/10/2019 Examenes Resueltos de Termodinamica 1

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    Diagrama P-T

    3. Cules son las propiedades de las sustancias puras.

    Lquido comprimido o sub enfriado: est en un estado lquido y no

    est a punto de evaporarse sino que le falta una adicin de calor

    para hacerlo. Cuando se refiere a lquido comprimido se entiende

    que esta como lquido a una presin mayor que la presin desaturacin o a una temperatura determinada y cuando se refiera a

    lquido sub enfriado se refiere a que se encuentra con una

    temperatura menor a la temperatura de roturacin.

    Liquido saturado: es cuando el lquido est a punto de evaporarse,

    pero no presenta nada de vapor solamente esta como lquido.

    Mezcla liquido-vapor: es cuando ya se tiene lquido ms vapor dentro

    de un sistema y para este caso de lquido ms vapor existe unacalidad.

    Vapor saturado: es un vapor que est a punto de condensarse, solo

    se encuentra como vapor aunque est a punto de condensarse no

    solo hace porque necesita retirar el calor o aumentar la presin para

    que se condense.

    P

    punto triple

    vapo

    rizaci

    nfusi

    n

    fusin

    susta

    ncias

    quese

    contra

    en

    alco

    ngela

    rse

    sustancias que se

    expandan al congelarse

    punto critic

    vapor

    solido

    liqui

    do

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    Vapor sobre calentado: es el vapor que est a una temperatura ms

    alta que la temperatura de vapor saturado por lo cual todo el sistema

    est como vapor

    4. Usted que entiende por las propiedades intensiva, extensivas y especficas,

    de 3 ejemplos de cada uno de ellos

    Propiedades intensivas: son aquellos que no dependen de la

    cantidad de sustancia o del tamao de un cuerpo. La temperatura, la

    presin, velocidad, densidad, viscosidad, olor, color y sabor

    Propiedades extensivas: son los que dependen de la cantidad de

    sustancia del sistema y son recprocamente equivalentes a las

    intensivas. Una propiedad extensiva depende por el tamao por que

    el sistema tendr una masa. Peso, volumen, longitud Propiedades especficas: son las propiedades extensivas que se

    dividen por la masa. En general las propiedades especficas son

    aquellas que lleva el nombre de una propiedad y termina con

    especifico. Volumen especifico, peso especfico.

    5. Falso o verdadero

    a) (V) las propiedades intensivas son aquellas que no dependen de la

    masa del sistema.

    b) ( F ) en general el volumen especifico del punto triple es menor que el

    volumen especifico del pinto critico

    c) (V) a cierta presin, la temperatura a la cual una sustancia pura cambia

    de fase se le llama presin de saturacin.

    d) (F) un sistema en equilibrio termodinmico cuando se observa cambios

    en sus propiedades termodinmicas a lo largo del tiempo.

    e) (V) al congelar un refresco, este no cambia en su composicin qumica.

    f) (V) la cantidad de energa absorbida o generada durante un proceso de

    cambio de fase se denomina calor latente.

    g) (F) el proceso isotrmico es un proceso donde la masa se mantiene

    constantes.

  • 8/10/2019 Examenes Resueltos de Termodinamica 1

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    h) (V) Un volumen de control es el volumen hacia o desde el cual fluye una

    sustancia.

    6. Dos tanques estn conectados como lo indica la figura, ambos contienen

    a