Taller de Termodinamica

7/17/2019 Taller de Termodinamica

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TERMODINÁMICA

(PROBLEMAS) 2 ejercicios del exame

Lic! "#a Ro$er %#cra A&a'a



Seguridad

• Teloo e caso de emer$ecia• *+icaci, de ex-i-ores

• R#-a de e.ac#aci,• L#$ares de re#$io• Peli$ros &o-eciales de la sala



TERMODINÁMICA

(PROBLEMAS)Lic! "#a Ro$er %#cra A&a'a



Objetivos

• A&licar los coce&-os -ermodi/micos 0#eri$e el com&or-amie-o de los e,meos0#e i.ol#cra -raserecia de calor!

• Com&reder el com&or-amie-o de los $asesideales 1 s# #-ili'aci, e los &rocesos-ermodi/micos!

• Resol.er &ro+lemas di.ersos co a&licaci,de los $ases ideales!

• Res#el.e &ro+lemas a&licado los &rocesos-ermodi/micos!



Importancia

La 3sica como ciecia #dame-al 40#e sir.e como +ase a o-ras ciecias!

El #so de la coser.aci, de la eer$iadesde el &#-o de .is-a de la-ermodi/mica4 e el c#al el calor

e-re$ado a # sis-ema se -rasormael -ra+ajo reali'ado &or dic5o sis-ema!



PROBLEMAS

6!7 Al ele.ar e # 6 8 la -em&era-#ra de

# $as a 9:c-e4 la &resi, a#me-, e

;42<!=A 0# -em&era-#ra iicial se eco-ra+a

el $as>



2!7 E # &roceso is,coro la

-em&era-#ra e # cier-o is-a-e es

de ?;; 8 a #a &resi, de 2×6;@

Nm2

!C,mo .ar3a la &resi, si la

-em&era-#ra se ele.a a ?@ 8



?!7 * $as oc#&a @;; cm? a 6; C 1 P : 6

a-m!

=C#/l es s# .ol#me a 24@ a-m de&resi, co T:c-e>



!7 E la si$#ie-e i$#ra se m#es-ra los da-os de # $as ideal

Calc#lar T? 1 92



@!7 *a m#es-ra de O2 oc#&a 2 li-ros a

; C 1 6 a-m de P!

Si se ex&ade 5as-a # .ol#me de ?li-ros a 642 a-m de P!

=C#/l es el de moles de la m#es-ra>



!7 A c#a-as a-m,seras de &resi, se

de+e some-er # li-ro de # $as medido

a 6 a-m 1 72; C4 &ara 0#e se com&rima

5as-a oc#&ar F li-ro a ; C!



!7 * $ramo de a$#a a &resi,

a-mosrica ormal oc#&a 6 cm? 1 a

6;; C se -rasorma e .a&or oc#&ado

# .ol#me de 66 cm?!

P : 6;@ Nm2



!7 E la i$#ra se m#es-ra # $as ecerrado &or #

&is-, 0#e se des&la'a 2; cm4 al ex&adirse

le-ame-e el $as! Si el &is-, -iee #a secci, de ;4

m24 1 el -ra+ajo e 8"4 reali'ado &or el $as esG

(Pa-m : 6;@ Pa)



H!7 E la i$#ra se m#es-ra # ciclo -ermodi/micoreali'ado &or #a m/0#ia -rmica! Si e cada ciclo se

reali'a # 8" de -ra+ajo4 calc#lar el -ra+ajo reali'ado e

el &roceso iso-rmico!



Co-i#a

6;!7 *a m/0#ia -rmica reali'a el si$#ie-e ciclo

-ermodi/mico4 coociedo 0#e el calor 0#e a+sor+e

e cada ciclo es 2;;; "4 5alle el redimie-o de es-a

m/0#ia!



Co-i#a

66! * $as ideal reali'a # ciclo -ermodi/mico -alcomo se m#es-ra4 si e el &roceso de 6 72 se lee-re$a ;;" de eer$3a 1 la .ariaci, de s#

eer$3a i-era es 72;; "! De-ermie el -ra+ajo 0#ereali'a d#ra-e # ciclo4 si e el &roceso de 2 J ?se li+era 2;; " de eer$3a!



Co-i#a

62! Dado el ciclo mos-rado e la $r/icaP794 eco-rar el -ra+ajo e-odesarrollado &or la s#s-acia de -ra+ajo!

P (Pa)

1400

800

0,2 0,5 v(m3)



Co-i#a

• 13. Calcular el trabajo termodinámico

ara el ciclo a b c a de la !i"ura. P#Pa

5 c

3 a b

3 $ %m3



6! * reci&ie-e co-iee 2;; $r! de 5idr,$eo a

a-m de &resi, 1 2 KC4 si se le calie-a a

.ol#me cos-a-e 5as-a 62 KC!allar el -ra+ajo reali'ado 1 el cam+io de eer$3a

i-era•

•

•

•

•

•



PROBLEMAS VARIOS

6!7Si la -em&era-#ra de # $as se ele.ade 6C a 266C! =E 0# &orce-aje4cam+i, la .elocidad c#adr/-ica media de

las molc#las>



Co-i#a

2!7E # +al, exis-e 6; 8$ de # $asideal a la &resi, a+sol#-a de @x6;@ Pa4des&#s de #a ex-racci, de $as a

-em&era-#ra cos-a-e la &resi, sered#jo a la 0#i-a &ar-e! De-ermie lamasa de $as ex-ra3da!



Co-i#a

?!7=E 0# &orce-aje del .ol#me iiciala#me-a el .ol#me de # $as ideal4iicialme-e a 2C si se calie-a e 6C

a &resi, cos-a-e>!



Co-i#a

!7* $as se ec#e-ra a la -em&era-#rade ?2;8 1 P : 64@ +ar de &resi,4oc#&ado # .ol#me de m?4 si e #

&roceso iso+/rico el .ol#me de dic5o$as a#me-a e # @;<! Calc#lar la.ariaci, de la eer$3a i-era de dic5o

$as!



Co-i#a

@!7De-ermie la eer$3a i-era de # $asideal mooa-,mico 0#e se ec#e-ra aC4 si el $as es-/ cos-i-#ido &or 2;

moles!R :4?6 "mol8



!7* $as ideal a 2?8 1 a #a a-m,serade &resi,4 s#re #a .ariaci, de s#&resi, al 6;<! A 0# -em&era-#ra e 8

es-ar/ el $as si s# .ol#me se red#ce al@;< de s# .ol#me iicial!



!7Se -iee # sis-ema -ermodi/mico4 elc#al e # &rimer &roceso a+sor+e 68cal1 5ace # -ra+ajo i$#al a 6;; cal4 l#e$o

e # se$#do &roceso cede 2;; cal 1 se5ace # -ra+ajo so+re l4 i$#al a ?;; cal!allar el cam+io e 8cal de la eer$3a

i-era del sis-ema!



Objetivo

• Diereciar las ormas de -rasereciadel calor!

• A&licar la -raserecia de calor &ara elcaso de cod#cci,4 co.ecci, 1radiaci,!

• Resol.er &ro+lema di.ersos a&licados a

los eec-os de la -raserecia de calor&or cod#cci,4 co.ecci, 1radiaci,!!



Importancia

La 3sica como ciecia #dame-al 4 0#e sir.ecomo +ase a o-ras ciecias!

El #so de los mecaismos de la -rasereciade eer$3a &ara sis-emas aislados co el c#al&odemos de-ermiar la ra&ide' de-raserecia de eer$3a!

Las ormas de -raserecia de eer$3a comocod#cci,4 co.ecci, 1 radiaci, ediere-es sis-emas!



Siguiente Sesión

• Tema G TERMOMETRA4 CALORIMETRA % MECANISMOS DE TRASERENCIA DECALOR4 E9AL*ACIN

• Ex&osi-or G "#a R! %#cra A&a'a• Am+ie-e G El mismo• ora G a!m!• Pre re0#isi-oG Resol.er &ro+lemas &ares

de la &/$ias 6H4 2;!



MECANISMOS DE

TRANSERENCIA DE CALORacili-adorG "#a %#cra



Qracias



Co-i#a

1E! p"ndu!o de un re!oj est#$ec$o de !atón e indica !a $orae%acta a 1&'( )(u#nto tiempo

se gana o se pierde en un a*o sie! re!oj se mantiene a +,'(-.Suponga /ue se ap!ica !a

dependencia de !a 0recuenciacomo 0unción de !a !ongitud paraun p"ndu!o simp!e



Co-i#a

1a 2na viga I $ori3onta! de acero4 con#rea transversa! de 5561 m+4 se conectar7gidamente a dos vigas de acerovertica!es Si !a viga I se insta!ó cuando!a temperatura era de +8'(4 )/u" tensiónse desarro!!ar# en !a viga I cuando !atemperatura disminu9a a :+8'(- b )Sesupera !a resistencia a !a ruptura de!acero- c );u" tensión se desarro!!ar# si!a viga es de concreto 9 tiene una #reatransversa! de 51< m+- )Se 0racturar#-



Co-i#a

1.II (uando un bu3o sa!ta a! oc"ano4 e! agua/ue entra en !a brec$a entre !a pie! de! bu3o9 su traje 0orma una capa de agua deapro%imadamente 58 mm de grosor Si se

supone /ue e! #rea super=cia! tota! de! traje/ue cubre a! bu3o es de apro%imadamente15 m+4 9 /ue e! agua de! oc"ano entra a!traje a 15'( 9 e! bu3o !a ca!ienta a !a

temperatura de su pie! /ue es de <8'(4estime cu#nta energ7a .en unidades debarras de du!ce > <55 ?ca! se re/uierenpara este proceso de ca!entamiento



Co-i#a

1.II )(u#nto tarda una ca0eterae!"ctrica de &85 @ en !!evar a!$ervor 5&8 L de agua

inicia!mente a ,5'(- Suponga/ue !a parte de !a o!!a /ue seca!ienta con e! agua est# $ec$a

de +,5 g de a!uminio4 9 /ue e!agua no !!ega a consumirse



Co-i#a

1.II (uando una pie3a de $ierrode +5 g a 1,5'( se co!oca en e!vaso de un ca!or7metro de

a!uminio de 8 g /ue contiene+85 g de g!icerina a 15'(4 seobserva /ue !a temperatura =na!

es de <,'( Estime e! ca!orespec7=co de !a g!icerina



Co-i#a

1.II E! ca!or espec7=co de! mercurioes 1<, C?g(' Determine e! ca!or!atente de 0usión de! mercurio

usando !os siguientes datos de unca!or7metro 155 ?g de Fg só!ido ensu punto de 0usión de :<5'( seco!oca en un ca!or7metro de a!uminio

de 5G+5 ?g con 5655 ?g de agua a1+,5'(H !a temperatura de e/ui!ibrioresu!tante es 85G'(



Co-i#a

1.II )(u#nto tarda e! So! en0undir un b!o/ue de $ie!o a 5'(con una #rea $ori3onta! p!ana de

15 m+ 9 15 cm de grosor-Suponga /ue !os ra9os de! So!0orman un #ngu!o de <8' con !a

vertica! 9 /ue !a emisividad de!$ie!o es 5585



Co-i#a

1.III 2n termostato dom"stico norma!mente se=ja a ++'(4 pero en !a noc$e se baja a 1+'(durante 5 $ Estime cu#nto m#s ca!or seproducir7a .como porcentaje de uso diario si e!

termostato no se bajara en !a noc$e Suponga/ue !a temperatura e%terior promedia 5'(durante !as 5 $ en !a noc$e 9 ,'( para e! restode! d7a4 9 /ue !a p"rdida de ca!or de !a casa esproporciona! a !a di0erencia en temperatura entre

e! interior 9 e! e%terior Para obtener unaestimación a partir de !os datos4 tendr# /ue$acer otras suposiciones simp!i=cadorasH indi/uecu#!es son esas suposiciones



Co-i#a

1.Una tubería cilíndrica tiene radio interior R1 y radio

exterior R2. El interior de la tubería transporta aguacaliente a temperatura T1. La temperatura exterior es T2

(< T1). a) emuestre !ue la tasa de p"rdida de calor parauna longitud L de tubería es

donde # es la conducti$idad t"rmica de la tubería. b)%uponga !ue la tubería es de acero con R1 & '.' cm R2

& .* cm y T2 & 1+,-. %i la tubería contiene agua !uieta a

T1 & 1,- /cu0l ser0 la tasa inicial de cambio de sutemperatura c) %uponga !ue agua a 1,- entra a latubería y se mue$e a una rapide de +.* cm3s. /-u0l ser0su descenso de temperatura por centímetro de $ia4e

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