SEPSNEST DGEST INSTITUTO TECNOLÓGICO DE TOLUCA. TERMODINÁMICA . PROBLEMARIO UNIDAD 4. 1.- Una mol de gas monoatómico se lleva por un ciclo abca como se muestra en la figura. El proceso a b es un proceso isotérmico a 400 K El proceso c a es un proceso adiabático. a) Hallar la presión, el volumen y la temperatura para los puntos a, b y c R= Pa= 3324 N/m2, Pb= 1662 N/m2, Pc= 1662 N/m2, Va= 1m3, Vb= 2m3, Vc= 1.51m3, Ta=Tb= 400°K, Tc=302°K b) Hallar el trabajo total en el ciclo. R= Wtotal= 268J c) Hallar los calores en cada uno de los proceso Qab, Qbc, Qca. R= Qab= 2304J, Qbc=-2036J, Qca= 0 d) Hallar la eficiencia del ciclo. R= μ=0.11 2.- Un mol de gas ideal realiza una expansión isotérmica de 20 atm a 1 atm. La temperatura es de 398,15 K. Calcular el cambio de entropía para el gas, los alrededores y el total, a) si el proceso es reversible; R= ΔSsistema=+24.91 J/K, ΔSuniverso=0, ΔSalrededores=- 24.91J/K b) si el proceso es irreversible y la presión externa es igual a la presión final del gas. R= ΔSsistema=+24.91 J/K, ΔSalrededores=- 7.9 J/K, ΔSuniverso=+17.01 J/k 3.- Calcular el cambio de entropía para el proceso de mezclado de 125 g de hielo a 0ºC con 250 g de agua a 85ºC en un sistema aislado. ΔHfusión = 6.009 kJ/mol. R= ΔStotal= 158.59 J/K 4.- Una máquina de Carnot opera con 2 moles de un gas ideal. En el proceso cíclico, la temperatura máxima que alcanza el gas es de 527°C y la presión máxima es de 5 atm. En un ciclo, el calor suministrado es de 400 J y el trabajo realizado por dicha máquina es de 300 J. a). Calcular la temperatura del depósito frio y la eficiencia porcentual. b). Si empleando únicamente el calor expulsado por la máquina se logra derretir totalmente un bloque de hielo de 10 kg a 0°C ¿Durante cuantos ciclos debe operar esa máquina? C fusión agua= 334x103J/kg c).- Cual debería ser la temperatura del depósito caliente sin modificar la del depósito frio para elevar la eficiencia hasta el 80%? 5.- Cuál será la variación de entropía de un gas ideal monoatómico, si la temperatura de un mol de éste gas aumenta de 100°K a 300°K?. a). si el volumen es constante. R= ΔS= 3.27 cal/mol b) si la presión es constante. R= ΔS= 5.45 cal/mol c) ¿cuál será la variación entrópica si en lugar de un mol fueran 3? R= Vcte= 9.82 cal/mol, a Pcte= 16.37 cal/mol 6.- L a eficiencia de una máquina de carnot es de 30%. La máquina absorbe 800 J de calor por ciclo de una fuente caliente a 500 K. Determine: a) El calor liberado por el ciclo. R= 560 J b) La temperatura de la fuente fría. R= 350°K realizando ciclos de 2 s. El gas se recibe a 78 kPa y 20°C.. Calcula la variación de entropía del Universo. referido a la unidad de masa. a relación de compresión es 15 (r= relación de compresión= v1/v2). P= 6. ΔS4. R= -363307 J/kg . a) Dibuja el ciclo en un diagrama p .1 kg de aire como gas ideal a 3 bar y 200°C.V especificando las transformaciones que lo componen.Un sistema cerrado contiene 0. en el SI: a) El volumen específico del aire al final de la compresión adiabática.7 J 9. ΔSfoco frio=-400 J/k. R= V= 0. Q2= 6x104J c) Calcula la variación de entropía del gas en cada transformación y en el ciclo.3 =400J/K. ΔS2. R= ΔS1.078m3/kg b) El calor. b) Calcula el calor intercambiado en cada etapa y la relación entre los volúmenes en la compresión isoterma.266 J/ kg°K c) ΔS total= R= -0. R= 911215. ΔSfoco caliente =400J/K. calcula la presión y el volumen después de la compresión adiabática. Calcula la eficiencia. R= Q1= -18x104 J. determine.. que se trasmite al gas en el proceso a presión cte. Las temperaturas de los focos son 450 K y 150 K y consume una potencia de 60 kW.SEP SNEST DGEST 7. a) ¿Cuánto calor se absorbe? R= 666.2 = ΔS3.4)..4 =0. rechaza 7. cedido por el fluido en el proceso a volumen cte.5 m3.7 kJ/kg de calor al medio ambiente que está a 20°C y realiza un trabajo de 17500 J.097m3. R= 1. Una máquina de combustión interna opera con un ciclo de diesel ideal con aire (R=287 J/kg°K.Un refrigerador de Carnot funciona con 18 moles de un gas ideal monoatómico. K0 1.7 J b) ¿Cuánto calor se libera? R= 466.456 MPa respectivamente.20696 kJ/kg°K 10. Si la presión final del sistema es de 15 bar y su temperatura es de 321 °C .Una máquina térmica realiza 200 J de trabajo en cada ciclo y tiene una eficiencia de 30%.13 J/kg c) El calor referido a la unidad de masa. la temperatura máxima y la presión máxima alcanzada por el fluido es 1500 °C y 3.9 x10 5 Pa 8. Para cada ciclo de operación.Determine: a) ΔS sistema R = -232 J/kg° K b) ΔS medio R= 26. es decir el volumen específico mínimo. ΔSuniverso=0 d) Sabiendo que después de la expansión isoterma el volumen del gas es V3 = 0.1 =-400J/K.