Universidad Nacional de Trujillo Facultad de Ingeniería Química

Escuela Profesional de Ingeniería Química TERMODINÁMICA TECNICA

INTRODUCCIÓN Y CONCEPTOS GENERALES

Trujillo, 19 de Enero del 2012 Ms. Rosa E. Nomberto Torres

1. Tres metros cúbicos de aire a 25ºC y 1 bar de presión tienen una masa de 3.51 kg.

1.1 Indíquense los valores de tres propiedades intensivas y dos extensivas de este sistema.

1.2 Si el valor local de la gravedad es de 9.65 m/s2, evalúese el peso específico como propiedad intensiva.

2. Sobre la superficie de la luna donde la fuerza de la gravedad local es de 1.67 m/s2, 4.4 kg

de un gas ocupa un volumen de 1.2 m3. Determínese:

2.1 El volumen específico del gas en m3/kg,

2.2 La densidad en g/cm3 y

2.3 El peso específico en N/m3.

3. La presión manométrica dentro de un sistema es equivalente a una altura de 75 cm de un fluido con densidad relativa de 0.75. Si la presión barométrica es de 0.98 bar, calcúlese la presión absoluta en mbar.

4. Cierta cantidad de dióxido de azufre se expande en un dispositivo de cilindro-pistón y se toman los siguientes datos experimentales:

P, bar 3.45 2.75 2.07 1.38 0.69

, m3/kg 0.125 0.150 0.187 0.268 0.474

4.1 Estimar el trabajo de expansión en kJ por kg de SO2.

4.2 Si la fricción entre el cilindro y el pistón es equivalente a 0.15P, ¿Qué cantidad de trabajo se realiza sobre los alrededores en kJ/kg?.

5. Para el agua completar los datos que se omitieron en la siguiente tabla:

P, bar

T, ºC

, cm

3/g

, kJ/kg

, kJ/kg

x, %(si

aplica)

200 120

20 400

100 2280

60 20

75 140

30 400

10 80

190 2700

100 2000

100 461.3

2.5 600

6. Complétese la siguiente tabla de propiedades del refrigerante R-12

P, bar

T, ºC

, cm

3/g

, kJ/kg

, kJ/kg

x, %(si

aplica)

10 17.44

30 187.71

8 134

44 204.54

4 0.7299

6 60

-15 70

16 50.67

5 203.96

36 0.7880

10 164.2

V

V H U

V H U

Introducción y Conceptos Generales

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Trujillo, 19 de Enero del 2012 Ms. Rosa E. Nomberto Torres

7. Se comprime vapor de agua isotérmicamente desde 1.5 bar y 200ºC, hasta un volumen específico final de:

7.1 250 cm3/g y

7.2 100 cm3/g.

Hágase el bosquejo en un diagrama PV con relación a la línea de saturación.

8. El refrigerante 12 sufre un cambio de estado a presión constante de 3.4 bar y 25ºC a:

8.1 Una temperatura final de 60ºC y

8.2 Un volumen específico final de 30 cm3/g.

Hágase la gráfica del proceso en un diagrama PV, con relación a la línea de saturación.

9. Vapor de agua sufre un cambio de estado a presión constante de 20 bar y 290ºC hasta:

9.1 Una temperatura final de 400ºC y

9.2 Una entalpía final de 2380 kJ/kg.

Hágase la gráfica del proceso en un diagrama PV, en relación con la línea de saturación.

10. Determinar la energía interna de un vapor de agua que tiene una entalpía de 2558 kJ/kg y una entropía de 6.53 kJ/kg/K.

11. En un calentador se alimenta 3.75 L/min de agua a 4ºC y 3 bar. El agua abandona el calentador a 70ºC y 2.8 bar. Determinar:

11.1 El cambio de entalpía,

11.2 La cantidad de agua que sale del calentador si se opera bajo condiciones de estado estable.

12. Se propone una máquina de vapor en la que el vapor después de expandirse alcanza una presión de 1.4 barg y un volumen específico de 0.55 m

3/lb. La presión atmosférica es de 1.0 bar.

Determinar la temperatura y la energía interna del vapor en ese estado.

13. R-12 ingresa al evaporador de un sistema de refrigeración a -20ºC con una calidad de 85%. El refrigerante sale del evaporador a 1 bar de presión y una entropía de 0.77 kJ/kg/K. Determinar en cada estado las siguientes propiedades:

x,U,H,VT, :Salida

SP,:Entrada

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