TERMODINAMICA Y TRANSFERENCIA DE CALORI.-LEA Y DESARROLLE LOS SIGUIENTES PROBLEMAS. A.- Un recipiente de 15m3 contiene radiacin electromagntica en equilibrio con sus paredes a la temperatura de 300K . Dicha radiacin se comporta como un sistema (gas ideal) con ecuaciones trmicas de estado y energa dado por: P = a T4 / 3 U = aVT4 siendo a= 7,56*10-16 Jm3K-4 Calcular el calor absorbido por el sistema de radiacin en un proceso isotrmico en el que su volumen se duplica .

1.- CIERTA MQUINA TIENE UNA POTENCIA DE SALIDA DE 5 KW Y UNA EFICIENCIA DE 35%. S LA MQUINA LIBERA 8090J DE CALOR EN CADA CICLO ,ENCUENTRE:DATOS:P= 5KW C; Qced= 8090J ; Qabs=? ; t=?a.- Calor Absorbido en cada cicloW= Qabs Qced5000=Qabs 8090Qbas= 13090 Jb.- Tiempo para cada ciclo= P x t /(Pxt + Qced)0,35 = 5000xt /(5000xt + 8090)1750t + 283,5 = 5000t t = 0,87 s

2.- EL TRABAJO QUE REALIZA UNA MQUINA ES EL QUINTO DEL CALOR ABSORBIDO. CALCULE:DATOS:W = Qabs /5 ; =? ; Qced/Qabs=?a.- Eficiencia trmica= W/Qabs=Qabs/5/Qabs=1/5=20%b.- Qu Fraccin de calor absorbido se libera a la fuente fra?W = Qabs QcedQabs = W + QcedQabs = Qabs/5 + QcedQced/Qabs= 4/5

3.- UNA MQUINA TRMICA OPERA EN UN CICLO DE CARNOT ENTRE 353K Y 623K . ABSORBE 20000 J DE CALOR DE LA FUENTE CALIENTE POR CICLO. CADA CICLO DURA 1SDATOS:Tc = 623K ; Tf = 353K ; Qabs = 20000J ; t = 1s ; P =? ; Qced =?a.- Cul es la potencia de salida de esta mquina? = 1 Tf/Tc = 1 353/623= 43,33%

b.- Cunto calor libera en cada ciclo?= 1 -Qced/Qabs = 1 Qced/ 200000,433 = 1 Qced/20000Qced= 1 0 433Qced = 11340 J

4.- UNA DE LAS MQUINAS MS EFICIENTES QUE JAMS SE HAN CONSTRUIDO OPERA ENTRE 430C Y 1870C. SU EFICIENCIA ACTUAL ES DE 42%.DATOS:Tf= 430C =703K ; Tc=1870C=2143K ; = ? ; P=? ; Qabs=140000J ; t=1sa.-Cul es la eficiencia terica de la mquina?= 1 Tf/Tc = 1 703/2143= 67%b.- Cul es la potencia de salida si absorbe 140000 J de calor cada segundo ?= 1 -Qced/Qabs = 1 Qced/ 1400000,42 = 1 Qced/140000Qced= 81200JPxt = Qabs QcedPx1 =140000 81200P= 58800W

5.- EN UNA TURBINA DE VAPOR , ENTRA VAPOR A 800C Y SE LIBERA A 120C.DATOS:Tf= 120C =393K ; Tc=800C=1073K ; = ? ; W=? ; Qabs=100000J a.- Cul es la eficiencia de esta turbina?= 1 Tf/Tc = 1 393/1073= 63%b.- S se sabe que el calor absorbido es de 100000 J Cunto trabajo se desarrolla?= W/ Qabs0,63= W / 100000W= 63000J

6.-UN APARATO DE AIRE ACONDICIONADO ABSORBE CALOR DE SU EMBOBINADO DE ENFRIAMIENTO A 13C Y LIBERA CALOR AL EXTERIOR A 30CDATOS:Tf= 13C =286,15K ; Tc=30C=306,15K ; COP=?; P=?

a.- Cul es el mximo COP del aparato?Q2 = calor transferido a la fuente calienteQ1= calor absorbido de la fuente fra

Q1/Q2 = T1/T2 = 286,15/306,15=0,943COP = Q2 / W = Q2/ (Q2-Q1) =17,54b.- S el COP actual es la tercera parte del valor mx. y si el aparato remueve 80000 J de energa calrica cada segundo Qu potencia debe desarrollar su motor?S COP(actual) = 16,66/3P = 80000 J/sCOP (actual)= Q2 /W = (W +Q1)/WW = P / (COP(actual) -1) = 80000/ ( 16,66/3 1) =16,2 KW

7.- LA INSTALACIN DE UN MONTACARGAS TIENE UN RENDIMIENTO DEL 80%. S EL MONTACARGAS TIENE UNA MASA DE 500 KG , SUBE DIEZ PISOS EN UN MINUTO , CADA PISO TIENE UNA ALTURA DE 3M Y ADMITE UNA CARGA MXIMA DE 10000 KG. CALCULE:SOLUCION:DATOS (5ptos) =80%; m = 500[Kg ] ; sube 10[ pisos/ minuto] ; cada piso mide 3[ m] ; carga mxima = 10000[Kg]a.- La energa que consume cuando sube descargadoE p = m * g * h = 500 * 9,8 * 30 = 147000[ J ]

b.- La potencia que absorbe descargadoP = w / t = E p / t = 147000/60 = 2450 [W ]

c.- La potencia que necesita para subir a plena carga.E p = m * g * h = ( 500+ 10000) * 9,8 * 30 = 3087000 [ J ] P = 3087000 / 60 = 51450 [W]

8.- El motor de un automvil suministra una potencia de 90CV a 5000 rpm . El vehculo se encuentra subiendo una pendiente , por lo que tiene que vencer una fuerza de 1744,5 N en la direccin del movimiento . La transmisin del motor hasta las ruedas tiene un radio 0,3 m y un rendimiento del 95% . Determine:SOLUCION:DATOS (5ptos)P suministrado = 90 [CV ] = 66240[ W]Revoluciones= 5000[r.p.m. ]F = 1744,5 [N]Radio = 0,3 [m] = 90%a.- La velocidad mxima de ascensinPlanteamiento: (5ptos)p suministrada = Pu / Pu = p suministrada * = 66240 * 0.95 = 62928[ W]v = Pu / F = 62928 / 1744,5 = 36,07[ m/s]b.- El par motor en cada una de las ruedas tractorasPlanteamiento: (5ptos)M = F * d = F * r = (1744,5 * 0,3)/ 2 = 261,68 [Nm]

c.- El consumo horario de gasolina en las condiciones del problema , teniendo en cuenta que el motor tiene un rendimiento trmico del 20% y que la gasolina tiene un poder calorfico de 9960Kcal/Kg y una densidad de 0,75 Kg/dm3.Datos:(5ptos) = 20% ; Q p c = 9960 Kcal/Kg ; = 0,75 [Kg/dm3 ]Planteamiento:p suministrada = Pu / = G * Q p c ; consumo = G/ ,donde G: gasto masico p suministrada = 62928 / 0,2 = 314640W * 0,24 = 75513,6 [ cal/s] = 75513,6 * (3600/1000) =271848 [Kcal/h]p suministrada = G * Q p c G = 271848 / 9960 = 27,3 [Kg/h] consumo =G/ = 27,3/ 0,75 = 36,4 [ l/h]