TECNOLÓGICO NACIONAL DE MÉXICOInstituto Tecnológico de Colima Tecnológico Nacional de México Instituto Tecnológico de Colima “Individuales 2 ” Materia Fundamentos de termodinámica Docente Ing. Rosario Lugo Báez Alumno José Manuel Campos Ortega 08/03/2018 TECNOLÓGICO NACIONAL DE MÉXICO Instituto Tecnológico de Colima CASOS PARA RESOLVER INDIVIDUALMENTE 1. Un recipiente rígido bien aislado contiene 3 kg de agua líquida saturada a 40 °C. El recipiente también contiene una resistencia eléctrica que pasa 10 amperes cuando se le aplican 50 volts. Determine la temperatura final en el recipiente, cuando la resistencia ha estado trabajando durante 30 minutos. TECNOLÓGICO NACIONAL DE MÉXICO Instituto Tecnológico de Colima 2. En un dispositivo de cilindro-émbolo están contenidos 12 kg de vapor saturado de refrigerante 134a, a 240 kPa. Entonces se transfieren 300 kJ de calor al refrigerante, a presión constante, por medio de una resistencia en su interior conectada a un suministro de voltaje de 110 V durante 6 min. Determine la corriente aplicada, para que la temperatura final sea 70 °C. También muestre el proceso en un diagrama T-v, con respecto a líneas de saturación. TECNOLÓGICO NACIONAL DE MÉXICO Instituto Tecnológico de Colima 3. Una tonelada (1 000 kg) de agua líquida a 80 °C se guarda en un recinto bien aislado y bien sellado, de 4 m x 5 m x 6 m de dimensiones, que está inicialmente lleno de aire a 15 °C y 95 kPa. Suponiendo que los calores específicos del agua y del aire son constantes e iguales a los calores específicos a la temperatura ambiente, determine la temperatura final de equilibrio en el recinto. TECNOLÓGICO NACIONAL DE MÉXICO Instituto Tecnológico de Colima 4. Se va a determinar el contenido de energía en cierto alimento, en una bomba calorimétrica que contiene 3 kg de agua; se queman 2 g de la muestra en presencia de 100 g de aire, en la cámara de reacción. Si la temperatura del agua aumenta 3.2 °C cuando se establece el equilibrio, determine el contenido energético del alimento, en kJ/kg, despreciando la energía térmica almacenada en la cámara de reacción, y la energía suministrada por el mezclador. ¿Cuál es el error aproximado que se comete al despreciar la energía térmica almacenada en la cámara de reacción? TECNOLÓGICO NACIONAL DE MÉXICO Instituto Tecnológico de Colima 5. Un dispositivo de cilindro-émbolo vertical, de 12 cm de diámetro, contiene un gas ideal a las condiciones del ambiente: 1 bar y 24 °C. La cara interna del émbolo está a 20 cm del fondo del cilindro. Entonces, un eje externo ejerce una fuerza sobre el émbolo, que equivale a una entrada de trabajo de la frontera de 0.1 kJ. La temperatura del gas permanece constante durante el proceso. Determine a) la cantidad de calor transferido, b) la presión final en el cilindro y c) la distancia que se desplaza el émbolo. TECNOLÓGICO NACIONAL DE MÉXICO Instituto Tecnológico de Colima 6. En un compresor de aire se procesan 15 L/s de aire a 120 kPa y 20 °C, hasta 800 kPa y 300 °C, consumiendo 6.2 kW de potencia. ¿Cuánta de esa potencia se usa para aumentar la presión del aire, comparada con la potencia necesaria para hacer pasar al fluido por el compresor? TECNOLÓGICO NACIONAL DE MÉXICO Instituto Tecnológico de Colima 7. En una caldera, en la cual se quema el gas natural, hierve agua a 150 °C mientras que los gases calientes de combustión pasan por un tubo de acero inoxidable sumergido en el agua. Si la tasa de transferencia de calor de los gases calientes al agua es 74 kJ/s, determine la tasa de evaporación del agua. TECNOLÓGICO NACIONAL DE MÉXICO Instituto Tecnológico de Colima 8. En una lavadora de botellas, el proceso de limpieza se realiza en un recinto ubicado en el suelo, donde se usa el agua caliente a 55 °C. Las botellas entran a una razón de 800 por minuto, a una temperatura ambiente de 20 °C, y salen a la temperatura del agua. La masa de cada botella es 150 g, y saca 0.2 g de agua al salir mojada. Se suministra agua de reposición a 15 °C. Despreciando pérdidas de calor de las superficies externas del recinto, determine la tasa a la que se debe suministrar a) agua de reposición y b) calor, para mantener constante la operación. TECNOLÓGICO NACIONAL DE MÉXICO Instituto Tecnológico de Colima 9. Determine la potencia consumida por un compresor que comprime helio de 150 kPa y 20 °C a 400 kPa y 200 °C. El helio entra a este compresor por un tubo de 0.1 m2 de sección transversal a una velocidad de 15 m/s. TECNOLÓGICO NACIONAL DE MÉXICO Instituto Tecnológico de Colima 10. Una botella de R-134a líquido tiene un volumen interno de 0.001 m3. Inicialmente contiene 0.4 kg de R-134a (vapor húmedo) a 26 °C. Se abre una válvula y se permite sólo al vapor de R-134a (no al líquido) escapar lentamente, de manera que la temperatura permanece constante hasta que la masa de R-134a que queda es 0.1 kg. Encuentre la transferencia de calor necesaria con el entorno para mantener la temperatura y la presión del R-134a constante.