UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA

Transcripción

1 UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA TERMODINÁMICA EJERCICIOS DE AUTOEVALUACIÓN Mg. RUBÉN DARÍO MÚNERA TANGARIFE Directr Nacinal Mg. ANA ILVA CAPERA URREGO Acreditadr PALMIRA Septiembre de 01

2 ASPECTOS DE PROPIEDAD INTELECTUAL Y VERSIONAMIENTO Este es un material tmad del módul de Termdinámica del Ing. Álvar Enrique Cisners Revel (Cisners, 006).

3 INTRODUCCIÓN Las respuestas a la ttalidad de las preguntas y ejercicis se encuentran a partir de la página 1. Si al cmparar la respuesta que da el ejercici es diferente cn la que Usted realizó, entnces, revise muy bien el prcedimient crrect y prceda a realizarl nuevamente (sin mirar el prcedimient de respuesta), hasta que l dmine pr cmplet. Muchs éxits. Mg. Rubén Darí Múnera Tangarife

4 CONTENIDO Página ACTIVIDADES DE AUTOEVALUACIÓN DE LA UNIDAD UNO... 5 AUTOEVALUACIÓN NO AUTOEVALUACIÓN NO... 8 AUTOEVALUACIÓN NO AUTOEVALUACIÓN NO AUTOEVALUACIÓN NO AUTOEVALUACIÓN NO AUTOEVALUACIÓN NO AUTOEVALUACIÓN NO ACTIVIDADES DE AUTOEVALUACIÓN DE LA UNIDAD DOS... AUTOEVALUACIÓN NO 9... AUTOEVALUACIÓN NO AUTOEVALUACIÓN NO AUTOEVALUACIÓN NO INFORMACIÓN DE RETORNO... 1 INFORMACIÓN DE RETORNO NO 1... INFORMACIÓN DE RETORNO NO... 5 INFORMACIÓN DE RETORNO NO... 6 INFORMACIÓN DE RETORNO NO INFORMACIÓN DE RETORNO NO INFORMACIÓN DE RETORNO NO INFORMACIÓN DE RETORNO NO INFORMACIÓN DE RETORNO NO INFORMACIÓN DE RETORNO NO INFORMACIÓN DE RETORNO NO INFORMACIÓN DE RETORNO NO INFORMACIÓN DE RETORNO NO FUENTES DOCUMENTALES... 60

5 ACTIVIDADES DE AUTOEVALUACIÓN DE LA UNIDAD UNO

6 AUTOEVALUACIÓN N 1 Preguntas de selección múltiple. En un tiemp n mayr de 10 minuts seleccine la pción crrecta para cada pregunta. Cmpare cn la infrmación de retrn. Si el resultad es inferir al 70%, vuelva a estudiar este capítul. N avance hasta n tener clars ls cncepts invlucrads en estas preguntas. 1) A la región de interés, que se delimita para ser estudiada desde el punt de vista del intercambi energétic, se le denmina a) Región de referencia b) Sistema termdinámic c) Pared termdinámica d) Ambiente termdinámic ) Crrespnden a prpiedades intensivas a) Vlumen y presión b) Presión y númer de mles c) Temperatura y densidad d) Presión y temperatura ) Es una prpiedad extensiva a) Vlumen específic b) Vlumen mlar c) Energía d) Densidad 4) El estad de un sistemas de define mediante a) Una prpiedad intensiva y tra extensiva b) Ds prpiedades extensivas c) Ds prpiedades intensivas d) Una sla prpiedad 6) Una pared diatérmica permite el intercambi de a) Materia b) Trabaj c) Calr d) Energía 7) El prces de expansión de un gas, en el interir de un cilindr prvist de un pistón móvil, dnde a presión de 100 kpa se duplica el vlumen se denmina a) Adiabátic b) Isbáric c) Istérmic d) Iscóric 8) Cuand un prces pasa pr una serie de estads intermedis después de ls cuales sus prpiedades sn iguales a las del estad inicial el prces se denmina a) Reversible b) Irreversible c) Cíclic d) Cuasiestátic 9) En el diagrama VT, las líneas rectas crrespnden a trayectria 5) Se desea estudiar ls cambis que curren en las prpiedades de un gas almacenad en un cilindr cuand éste se expne a ls rays del sl. Para este cas el sistema que se cnsidera debe tener paredes a) Rígidas y diatérmicas b) Rígidas y adiabáticas c) Móviles y permeables d) Móviles e impermeables a) Isóbaras b) Adiabáticas c) Istermas d) Isócras 10) Lueg de evaluar la integral cíclica de una función se determinó que era diferente de cer, pr cnsiguiente crrespnde una función de a) prces definid b) trayectria c) prpiedad termdinámica d) punt 6

7 Prblemas de aplicación Resuelva en frma individual en grup ls siguientes prblemas, cmpare ls resultads cn la infrmación de retrn. Si encuentra dificultades revise nuevamente la tería, discuta cn sus cmpañers, si persiste las dudas, plantéelas en la sesión de tutría. 1) La masa de nitrógen que se encuentra en el interir de un cilindr vertical prvist de un émbl de área transversal de 0 cm, el cual se desplaza sin fricción, es de 0,7 g. Si la presión atmsférica es de 101 kpa y sbre él se ejerce una fuerza externa de 0 N. a) Determine el valr de la presión del gas. b) Si en el ejempl anterir el vlumen del gas fuera de un litr, cuál sería su temperatura? c) Sí la temperatura se redujera en un 0%, manteniend cnstante la presión, cuál sería la altura que alcanzaría el émbl? ) En un diagrama de presión cntra vlumen dibuje la trayectria para la expansión istérmica ds mles de un gas ideal que se encuentra a 5 ºC y 75 kpa si en este prces la presión se reduce en un 40%. ) En un diagrama PV trace las trayectrias para cada un de ls siguientes prcess que curren en frma sucesiva en un sistema cerrad cnsistente en mles de aire a cndicines estándar de presión y temperatura. Prces 1: isbáric hasta duplicar la temperatura inicial Prces : istérmic hasta triplicar el vlumen del estad inicial Prces : iscóric hasta reducir la temperatura al valr del estad inicial Prces 4: istérmic hasta reducir el vlumen al valr inicial. 4) La presión en el interir de tanque de paredes rígidas y diatérmicas que cntiene 100 litrs de metan es de 50 kpa a una temperatura de 15 ºC. Determine la masa de metan. Cuál será el valr de la presión si la temperatura se eleva a 0 ºC.? Qué tip de prces curre? Trace la trayectria en un diagrama PV y la trayectria en un diagrama PT. 5) Una mezcla frmada pr 4,40 kg de gas carbónic y 7,00 kg de nitrógen, se encuentra a 00 kpa y 5 ºC en el interir de un tanque prvist de una válvula. Determine las presines parciales de cada gas Cuál será la nueva presión si se intrducen kg adicinales de nitrógen? 7

8 AUTOEVALUACIÓN N Preguntas de selección múltiple. En un tiemp n mayr de 10 minuts seleccine la pción crrecta para cada pregunta. Cmpare cn la infrmación de retrn. Si el resultad es inferir al 70%, vuelva a estudiar este capítul. N avance hasta n tener clars ls cncepts invlucrads en estas preguntas. 1. La ley cer de la termdinámica permite establecer el cncept de 6. La transferencia de calr pr cnvección implica mvimient a. presión b. temperatura c. calr d. energía. Si la temperatura en un sistema es igual en tda región del mism se puede afirmar que el sistema a. n puede transferir calr a ls alrededres b. tiene paredes adiabáticas c. se encuentra en equilibri térmic d. se encuentra en equilibri termdinámic. Una diferencia de 100 ºC crrespnden a a. ºF b. 100 ºF c. 180 ºF d. 1 ºF 4. La prpiedad que permite la medición de la temperatura en el interir de hrns en funcinamient es la a. dilatación de una clumna de mercuri b. la radiación electrmagnética c. la resistencia eléctrica d. la cnductividad eléctrica 5. El calr transferid pr cnducción NO depende de a. la cnductividad térmica b. la capacidad calrífica c. la diferencia de temperaturas d. el espesr a. electrónic b. mlecular c. iónic d. másic 7. Una prpiedad necesaria para calcular el calr transferid pr radiación es a. el calr específic b. la cnductividad térmica c. la emisividad d. el ceficiente de película 8. La transferencia de calr pr cnducción a través de una pared aumenta cuand a. aumenta el espesr de la pared b. aumenta la diferencia de temperaturas c. disminuye el área nrmal al fluj d. disminuye la densidad del material 9. El métd de transmisión de calr que n requiere un medi físic es el de a. Radiación b. Cnducción c. Cnvección natural d. Cnvección frzada 10. Un cuerp que tiene una emisividad de 1 significa que a. n irradia calr b. n absrbe calr c. irradia la máxima energía a una determinada temperatura d. absrbe la máxima energía psible a una determinada temperatura 8

9 Prblemas de aplicación Resuelva en frma individual en grup ls siguientes prblemas, cmpare ls resultads cn la infrmación de retrn. Si encuentra dificultades revise nuevamente la tería, discuta cn sus cmpañers, si persiste las dudas, plantéelas en la sesión de tutría. 1. Ds termómetrs, un Fahrenheit y tr Celsius, se sumergen en un líquid y ambs indican el mism valr numéric. Cuál es la temperatura del líquid en elvin y Rankine?. Ud. es una persna creativa y quiere establecer su prpia escala de temperaturas. Puede darle el nmbre que quiera, per pr simplicidad le puede llamar Escala Prpia y a ls grads, gads prpis (ºP). Si al punt de ebullición del agua se le asigna 500 ºP y al de cngelamient del agua 100 ºP, determine la equivalencia de la escala prpia cn las escalas Celsius y Fahrenheit. Cuál sería la escala absluta para la nueva escala?. Una pared de ladrill de m de alt, 5 m de anch y 15 cm de espesr, separa una zna fría que se encuentra a 10 ºC, del ambiente que se encuentra a 5 ºC. Si la cnductividad térmica del ladrill es 0,7 W/(m.), calcule la tasa de transferencia de calr a través de la pared. 4. La transferencia de calr a través del fnd plan de una lla de alumini es de 600 W. Si la superficie interir se encuentra a 10 ºC y el fnd tiene 0 cm de diámetr y 0,15 cm de espesr, calcule la temperatura de la superficie exterir, en cntact cn el medi calefactr. 04 W /( m. ) t Al 5. Un bjet que se puede mdelar cm un cilindr de 0 cm de diámetr y 40 cm de altura se encuentra suspendid en el centr de un salón a 600 determine la tasa de transferencia de calr si la emisividad del bjet es de 0,8 y la temperatura del ambiente es de 00. 9

10 AUTOEVALUACIÓN N Preguntas de selección múltiple. En un tiemp n mayr de 10 minuts seleccine la pción crrecta para cada pregunta. Cmpare cn la infrmación de retrn. Si el resultad es inferir al 70%, vuelva a estudiar este capítul. N avance hasta n tener clars ls cncepts invlucrads en estas preguntas. 1) El trabaj realizad pr unidad de masa, durante la expansión isbárica de un gas ideal, depende 6) El trabaj realizad pr una ml de gas ideal que se expande desde hasta 6 litrs a presión cnstante de 100 kpa, es a) del ceficiente de expansión b) del cambi de temperatura c) de la fuerza y la presión d) del númer de mles ) Si en un sistema cerrad n se presenta ningún tip de trabaj, se debe a que el prces es a) isbáric b) istérmic c) iscóric d) adiabátic ) En un diagrama PV, el trabaj durante un prces istérmic, se representa mediante el área baj una línea a) recta de pendiente psitiva b) recta hrizntal c) curva parabólica d) curva hiperbólica 4) Para determinar el trabaj prducid al pas de crriente eléctrica pr una resistencia, además de la intensidad y el vltaje se requiere cncer a) el tiemp que dura la crriente b) el cambi de temperatura c) el cambi de presión d) la resistencia eléctrica 5) El trabaj gravitacinal, expresad en jules, para levantar un blque de 50 g hasta una altura de 10 m, es a) 500 b) 600 c).450 d) a) 100 J b) 00 J c) 400 J d) 600 J 7) Una semejanza entre calr y trabaj es la de que ambs sn a) prpiedades de un sistema b) funcines de trayectria c) funcines de punt d) dependientes de ls estads del sistema 8) Según el cnveni de signs adptad si el trabaj es negativ significa que a) el sistema realiza trabaj b) se pierde capacidad de trabaj c) se realiza trabaj sbre el sistema d) el sistema acumula trabaj 9) En frma general para cualquier prces plitrópic, la presión y la temperatura se relacinan mediante la ecuación PV n = 0, dnde n y C sn cnstantes. Si n tma el valr de 1 el prces se cnsidera a) adiabátic b) istérmic c) iscóric d) isbáric 10) Si un ml de gas ideal, se expande a temperatura cnstante de 00 hasta duplicar su vlumen, el trabaj realizad expresad en jules, es a) 17 b) 07 c) 41 d)

11 Prblemas de aplicación Resuelva en frma individual en grup ls siguientes prblemas, cmpare ls resultads cn la infrmación de retrn. Si encuentra dificultades revise nuevamente la tería, discuta cn sus cmpañers, si persiste las dudas, plantéelas en la sesión de tutría. 1. Pr una resistencia eléctrica circula una crriente de 5 amperis a 110 vltis durante 5 minuts. Determinar el trabaj eléctric que se disipa en frma de calr.. Determine la ptencia que desarrlla el eje de un mtr cuand alcanza 000 rpm. Si el diámetr del eje es de,54 cm y la fuerza tangencial es de 10 N.. Calcular el trabaj realizad sbre un sistema cnstituid pr 0,80 kg de mnóxid de carbn a 110 kpa y 400 si el gas se cmprime istérmicamente hasta que la presión alcanza un valr de 550 kpa. 4. Determinar el vlumen final de mles de metan CH 4 después de un prces isbáric si el gas inicialmente se encuentra a 0 ºC y 00 kpa y durante este prces el gas realiza un trabaj de 90 kj. 5. Calcular la ptencia mínima que debe tener el mtr de una grúa para elevar una masa de 00 kg hasta una altura de 1 m en 10 segunds 11

12 AUTOEVALUACIÓN N 4 Preguntas de selección múltiple. En un tiemp n mayr de 10 minuts seleccine la pción crrecta para cada pregunta. Cmpare cn la infrmación de retrn. Si el resultad es inferir al 70%, vuelva a estudiar este capítul. N avance hasta n tener clars ls cncepts invlucrads en estas preguntas. 1) A la prción de materia que tiene prpiedades unifrmes en tda su extensión se le denmina 6) La calidad de una mezcla de vapr y líquid se define cm la relación entre a) estad unifrme b) superficie de cntrl c) interfase d) fase ) El númer de variables intensivas, independientes entre sí, que determinan el estad de un sistema, es a) 1 b) c) d) 4 ) Cuand se adicina calr a un sistema en equilibri entre fase sólida y líquida de una sustancia pura, a) aumenta su temperatura b) aumenta la masa de la fase líquida c) la energía se mantiene cnstante d) la masa de la fase sólida es igual a la de la fase líquida. 4) A 00 kpa la temperatura de saturación del agua es de 10 ºC. A esa presión y una temperatura de 115 ºC el agua se encntrará cm a) Líquid cmprimid b) Líquid saturad c) Vapr saturad d) Vapr sbrecalentad 5) Si a una determinada presión la entalpía de líquid saturad y de vapr saturad para una sustancia pura sn 500 y.700 kj/kg respectivamente, su calr de vaprización en kj/kg, a esa presión, es a) 500 b).00 c).700 d).00 a) masa de líquid y masa de vapr b) masa de vapr y masa de líquid c) masa de líquid y masa de mezcla d) masa de vapr y masa de mezcla 7) El agua es una sustancia pura que al slidificarse se expande, pr l tant, al bservar la línea de equilibri S/L, se puede afirmar que el punt de fusión a) disminuye al aumentar la presión b) se mantiene cnstante c) aumenta al aumentar la presión d) n depende de la presión 8) Al aumentar la temperatura, la presión de vapr de un líquid a) n cambia b) disminuye c) aumenta d) n depende de la temperatura 9) La presión de vapr del agua a 150 ºC es de 476 kpa, si a esa temperatura la presión se reduce a 400 kpa el vapr se a) cndensa b) sbrecalienta c) subenfría d) enfría 10) Si R es la cnstante universal de ls gases, entnces para un gas ideal el factr de cmpresibilidad z es a) mayr que R b) igual a R c) menr que 1 d) igual a 1 1

13 Prblemas de aplicación Resuelva en frma individual en grup ls siguientes prblemas, cmpare ls resultads cn la infrmación de retrn. Si encuentra dificultades revise nuevamente la tería, discuta cn sus cmpañers, si persiste las dudas, plantéelas en la sesión de tutría. 1. Un tanque cerrad de 0,400 m cntiene vapr saturad sec a una presión absluta de.000 kpa, si la presión se disminuye a kpa que cantidad de vapr cndensa?. Un recipiente de paredes rígidas que tiene un vlumen de 0,180 m se llena cn vapr a 150 kpa y 00 ºC. El gas se enfría hasta 80 ºC. a) A qué temperatura cmienza a currir el cambi de fase? b) Cuál será la presión final? c) Qué cantidad de líquid y vapr están presentes en el estad final?. Utilizand la ecuación de van der Waals y la ecuación del gas ideal determine el vlumen cupad pr 5 kg de dióxid de carbn a 5 MPa de presión y 400 k de temperatura. Para el CO las cnstantes para la ecuación de van der Waals, a y b, sn respectivamente 66 kpa.m 6 /kml y 0,048 m /kml. Se justifica utilizar la ecuación de van der Waals? Pr qué razón? 4. Un tanque de 5,0 m cntiene 0 kg de aire a 500 kpa. Determine la temperatura a la cual debe estar el aire empleand la ecuación de gas ideal y la ecuación de van der Waals. En este cas se justifica utilizar la ecuación de van der Waals? Pr qué razón? La masa mlar del aire es 8,97 kg/kml. Las cnstantes de la ecuación de van der Waals para el dióxid de carbn sn: a = 16 kpa.m 6 /kml b = 0,065 m /kml. 5. Calcular las masa de O y de N presentes en un recipiente de 50 L a 10 kpa y 90 ºC si la presión parcial del xígen es el dble que la del nitrógen. 1

14 AUTOEVALUACIÓN N 5 Preguntas de selección múltiple En un tiemp n mayr de 15 minuts seleccine la pción crrecta para cada pregunta. Cmpare cn la infrmación de retrn. Si el resultad es inferir al 70%, vuelva a estudiar este capítul. N avance hasta n tener clars ls cncepts invlucrads en estas preguntas. 1) La primera ley de la termdinámica establece que el calr es igual al trabaj en un prces a) isbáric b) iscóric c) adiabátic d) cíclic ) En un prces a presión cnstante el calr transferid es igual al cambi de a) temperatura b) entalpía c) energía d) energía interna ) Cuand un gas, encerrad en un cilindr prvist de un pistón móvil, se expande a presión cnstante, se puede afirmar que el gas a) realiza trabaj b) cede calr c) libera energía d) pierde entalpía 4) En un prces iscóric n se presenta ningún tip de interaccines relacinadas cn a) calr b) trabaj c) entalpía d) energía 5) A 800 kpa y 00 la entalpía mlar del nitrógen es 8.7 kj/kml, si a presión cnstante se aumenta la temperatura hasta 50, la entalpía cambia a kj/kml, entnces el calr transferid a ds kmles de N, en kj, durante este prces es a) 70 b) c).90 d) ) El trabaj en un prces istérmic queda definid si se cnce a) el calr transferid b) la temperatura c) el cambi en la presión d) el cambi de vlumen 7) Para un gas ideal la energía interna sl es función de a) la presión b) el vlumen c) la temperatura d) la entalpía 8) Si a 00 y 500 kpa la entalpía mlar del metan es de kj/kml, y su vlumen mlar es 5,0 m /kml, entnces a esas mismas cndicines su energía interna debe ser igual a a).500 kj/kg b) kj/kg c) kj/kg d) 0.00 kj/kg 9) Cuand un gas realiza trabaj en frma adiabática sbre ls alrededres, se presenta un aument de a) presión b) temperatura c) vlumen d) energía 10) A 600 kpa y 400 la energía interna mlar del CO es kj/kml, si el gas se enfría manteniend el vlumen cnstante, hasta que la energía interna mlar llegue a kj/kml, entnces el calr retirad de 5 kmles de CO,, expresad en kj, es a).480 b) c) d)

15 Prblemas de aplicación Resuelva en frma individual en grup ls siguientes prblemas, cmpare ls resultads cn la infrmación de retrn. Si encuentra dificultades revise nuevamente la tería, discuta cn sus cmpañers, si persiste las dudas, plantéelas en la sesión de tutría. 1. Calcule la cantidad de calr intercambiada entre el sistema y ls alrededres durante un prces en el cual el sistema realiza 50 kj de trabaj y su energía interna disminuye en 40 kj.. Durante un prces cíclic una máquina recibe 1.00 kcal prcedentes de una fuente a temperatura alta y cede 800 kcal al ambiente. Determine la ptencia de la máquina si realiza 40 cicls pr minut.. Determine el cambi de la energía interna de un sistema cerrad si durante un prces isbáric la entalpía del sistema aumenta en kcal y el sistema realiza un trabaj de kj. 4. Calcule el calr transferid pr,5 mles de un gas ideal durante un prces istérmic dnde el vlumen mlar aumenta al dble. 5. En un recipiente prvist de un mecanism para mantener cnstante la presión se encuentran,0 kg de vapr saturad y sec a 50 kpa. Cuál será la calidad del vapr lueg de ceder.000 kj/kg de calr al ambiente? 15

16 AUTOEVALUACIÓN N 6 Preguntas de selección múltiple. En un tiemp n mayr de 15 minuts seleccine la pción crrecta para cada pregunta. Cmpare cn la infrmación de retrn. Si el resultad es inferir al 70%, vuelva a estudiar este capítul. N avance hasta n tener clars ls cncepts invlucrads en estas preguntas. 1) La variación de entalpía cn respect a la temperatura se denmina 6) La relación PV = se cumple si el sistema es un gas ideal y el prces es a) calr específic b) capacidad calrífica a presión cnstante c) capacidad calrífica a vlumen cnstante d) capacidad calrífica mlar ) El calr específic a vlumen cnstante se define cm el cambi de una de las siguientes prpiedades cn respect a la temperatura a) entalpía específica b) entalpía mlar c) energía interna mlar d) energía interna específica ) Si c p y c v sn ls calres específics para un gas ideal a presión y vlumen cnstante, respectivamente, se puede afirmar que respectivamente a) c p > c v b) c p = c v c) c p < c v d) c p + c v = R 4) El símbl h fg representa a) entalpía de líquid saturad b) entalpía de vapr saturad c) entalpía de de líquid y vapr d) calr latente de vaprización 5) Si el calr específic de un sólid A es mayr que el de un sólid B y a masas iguales de ambs se les adicina la misma cantidad de calr, se puede afirmar que la temperatura final de A es a) mayr que la de B b) igual a la de B c) menr que la de B d) indeterminada cn respect a B a) isbáric b) adiabátic c) istérmic d) iscóric 7) Si C p N 9 kj / kml, el cambi de temperatura de un sistema frmad pr 5 kmles de N, cuand a presión cnstante se le suministran kj, es a) 9 b) 40 c) 145 d) 00 8) El calr, expresad en kcal, necesari para elevar la temperatura de 00 kg de 0 a 70 ºC, es a).000 b) c) d) ) Si se cnce la capacidad calrífica mlar a vlumen cnstante, de un gas ideal, para determinar el trabaj realizad pr ml de gas cuand se expande, es suficiente establecer el cambi de a) presión b) temperatura c) vlumen d) entalpía 10) El calr de fusión del hiel es de 79,7 cal/g. entnces el calr que es necesari retirar para cngelar 10 kg de hiel, es a) 7,97 kcal b) 797 kcal c) cal d) cal 16

17 Prblemas de aplicación Resuelva en frma individual en grup ls siguientes prblemas, cmpare ls resultads cn la infrmación de retrn. Si encuentra dificultades revise nuevamente la tería, discuta cn sus cmpañers, si persiste las dudas, plantéelas en la sesión de tutría. 1. Para la elabración de quess se mezclan ds tips de leche cn diferente acidez, cntenid de grasa y temperatura. Calcule la temperatura final que resulta de la mezcla de 0 kg de leche entera a 5 ºC cn 170 kg de leche descremada a 60 ºC. Supnga que durante la mezcla n se presenta intercambi de calr cn el medi exterir. (Calr específic de la leche entera = 0,74 kcal/kg.ºc, Calr específic de la leche descremada = 0,95 kcal/kg.ºc ). Determine la cantidad de calr que se requiere para que pr evapración, a una presión cnstante de 75 kpa, la cncentración de sólids de 50 kg de un almíbar pase del 5 al 60%.. Determine la cantidad de calr requerid para calentar 50 kg de un aceite vegetal que se encuentra a 18 ºC hasta alcanzar una temperatura de 10 ºC. Si para este prces se utiliza vapr a 10 kpa y 150 ºC, el cual sale del equip a 60 kpa y cn una calidad del 60%, qué cantidad de vapr requiere utilizar? (Calr específic del aceite = 0,40 kcal/kg.ºc) 4. Setenta grams de nitrógen se encuentran, a 0 C y 400 kpa, en un recipiente cerrad prvist de un pistón móvil el cual se desplaza sin fricción permitiend realizar diferentes prcess termdinámics. Si el gas se expande adiabáticamente hasta alcanzar un vlumen de 0 litrs determinar : a. La presión y la temperatura finales. b. El trabaj realizad C p = 6,9 cal/(ml ) y C v = 4,9 cal/(ml ) 5. Veinte mles de CO se encuentran a 0.05 Mpa y 00 si el gas se expande isbáricamente y en este prces el vlumen aumenta en un 60% calcular : a. Trabaj b. Cambis de entalpía y energía interna Para el CO C p, kj/kml. C v 4,5 kj/kml. 17

18 AUTOEVALUACIÓN N 7 Preguntas de selección múltiple. En un tiemp n mayr de 10 minuts seleccine la pción crrecta para cada pregunta. Cmpare cn la infrmación de retrn. Si el resultad es inferir al 70%, vuelva a estudiar este capítul. N avance hasta n tener clars ls cncepts invlucrads en estas preguntas. 1) La expresión de la primera ley de la termdinámica aplicada a un sistema reactante baj presión y temperatura cnstantes es a) Q R = U b) Q R = H c) H = C p T d) U = C v T 6) Si en una reacción química, la entalpía de ls prducts es mayr que la de ls reactantes, se dice que la reacción es a) espntánea b) reversible c) extérmica d) endtérmica ) La entalpía mlar de cualquier element a 5 ºC y 1 atmósfera es igual a a) su calr de frmación b) a la energía interna específica c) a la energía de enlace d) a cer ) El calr nrmal de frmación de un cmpuest es igual a su a) energía interna b) energía mlar c) entalpía mlar d) calr específic 4) El calr nrmal de cualquier reacción química se determina si, para cada un de ls prducts y reactantes, se cncen ls valres de sus a) calres de frmación b) calres específics c) calres latentes d) capacidades calríficas 5) La ley de Hess establece que en una transfrmación química que se realiza en varias etapas, el calr de reacción es igual a la a) suma de entalpías de prducts y reactantes en cada etapa b) suma de ls calres de reacción en cada una de las etapas c) diferencia de entalpías de prducts y reactantes d) diferencia de entalpías de reactantes y prducts. 7) Si una reacción química se realiza a vlumen y temperatura cnstantes, su calr de reacción es igual al cambi de a) entalpía b) capacidad calrífica c) energía interna d) calr sensible 8) Para determinar el calr de reacción dnde prducts y reactantes sn sustancias rgánicas es mejr utilizar a) entalpías nrmales de frmación b) calres nrmales de cmbustión c) energías de enlace d) calres nrmales de frmación. 9) Si se cnce que ls calres de frmación del CO y el CO sn respectivamente -94,05 y -6,4 kcal/ml entnces el calr de cmbustión del mnóxid de carbn, en kcal/ml, es a) - 6,4 b) - 67,6 c) - 94,05 d) -17,47 10) Si ls calres de cmbustión del etanal y del etin sn respectivamente -85,0 y -1,8 kcal/ml, el calr de reacción para la siguiente reacción, en kcal/ml, es C H (g) + H O (l) CH CHO (g) a) 7, b) -7, c) -140,5 d) -497,8 18

19 Prblemas de aplicación Resuelva en frma individual en grup ls siguientes prblemas, cmpare ls resultads cn la infrmación de retrn. Si encuentra dificultades revise nuevamente la tería, discuta cn sus cmpañers, si persiste las dudas, plantéelas en la sesión de tutría. 1) A partir de ls dats de calres nrmales de frmación calcular el calr nrmal de reacción de las siguientes transfrmacines químicas e indique cuáles sn endtérmicas y cuáles extérmicas. a) 4NH (g) + 5O (g) 4NO (g) + 6H O (g) b) NaCl (s) + H SO 4(l) Na SO 4(s) + HCl (g) c) CaO (s) + H O (l) Ca(OH) (s) d) NaHCO (s) Na CO (s) + CO (g) + H O (g) ) Calcular el calr nrmal de frmación a partir de ls dats de ls calres nrmales de cmbustión para las siguientes sustancias. a) Etan b) Eten c) Ácid xálic d) Glucsa ) Calcular el calr nrmal de reacción de las siguientes transfrmacines químicas, utilizand dats de calres de cmbustión. a) Oxidación de metanl a metanal b) Oxidación de etanl a ácid etanic c) Hidrgenación del etilen d) Hidratación del etilen para prducir etanl 4) Determinar la cantidad de metan que se requiere quemar para prducir kcal/hra. 5) Determinar la máxima cantidad de calr que se puede btener durante la cmbustión cmpleta, a una atmósfera de presión (101,5 kpa) y 5 ºC de un m de un gas que tiene la siguiente cmpsición mlar: 5% de prpan, 15% de etan y 60% de metan. 19

20 AUTOEVALUACIÓN N 8 Preguntas de selección múltiple. En un tiemp n mayr de 15 minuts seleccine la pción crrecta para cada pregunta. Cmpare cn la infrmación de retrn. Si el resultad es inferir al 70%, vuelva a estudiar este capítul. N avance hasta n tener clars ls cncepts invlucrads en estas preguntas. 1) Cuand en un prces de dislución se presenta el fenómen de slvatación, generalmente a) la entalpía aumenta b) se libera calr c) el prces es endtérmic d) aumenta la energía interna ) Las cndicines nrmales de referencia para dats termquímics sn a) 0 ºC y 760 mm de Hg b) 5 ºC y 560 mm de Hg c) 98 y 1 atmósfera d) 7 y 100 kpa Para las siguientes preguntas utilice la infrmación de las figuras 8-, 8-4 y ) Si se tienen 4 recipientes cada un de ells cn 10 mles de agua y se adicina respectivamente un ml de ls siguientes reactivs, NaOH, OH, HCl, H SO 4, se presentará un mayr cambi de entalpía para el a) hidróxid de sdi b) hidróxid de ptasi c) ácid clrhídric d) ácid sulfúric 7) El calr liberad cuand un ml de amniac se disuelve en 5 mles de agua es ) Si en cndicines adiabáticas se mezcla un ml de H SO 4 en 10 mles de agua se presenta un aument en a) temperatura b) energía c) entalpía d) presión 4) Al cambi de entalpía cuand 1 ml de slut se disuelve en n mles de slvente a cndicines nrmales se le denmina a) entalpía de dilución b) calr de dilución c) energía de dislución d) calr integral de slución 5) En termquímica, se cnsidera que una slución ha llegad a dilución infinita cuand a) hay much más slvente que slut b) al adicinar más slvente se libera la máxima cantidad de calr c) al adicinar más slvente n se prduce ningún efect térmic d) el slut es cmpletamente miscible en el slvente. a) kcal b) kcal c) kcal d) kcal 8) El cambi de entalpía cuand 4 g de NaOH se disuelven en 11 ml de agua es a) kcal b) kcal c) kcal d) kcal 9) Si a una slución frmada pr un ml de ácid sulfúric y 5,5 mles de agua se le adicinan 7,5 mles más de agua el calr liberad es a) kcal b) kcal c) kcal d).000 kcal 10) Al dislverse en agua prduce un descens en la temperatura a) nitrat de amni b) amniac c) clrur de calci d) sulfat de magnesi 0

21 Prblemas de aplicación Resuelva en frma individual en grup ls siguientes prblemas, cmpare ls resultads cn la infrmación de retrn. Si encuentra dificultades revise nuevamente la tería, discuta cn sus cmpañers, si persiste las dudas, plantéelas en la sesión de tutría. 1) Determine la cantidad de calr que se prduce cuand a 180 kg de agua se le adicinan 11 kg de hidróxid de ptasi a cndicines nrmales de presión y temperatura. ) Calcular el calr desprendid cuand se mezclan 5,0 kg de ácid clrhídric del 6% cn 5,0 g de agua. ) La cmbustión a vlumen cnstante de,0 g de H (g) para frmar H O (l) a 5 1C prduce 67,45 kcal. Calcular el calr que se prduciría si la reacción se realiza a presión cnstante a 5 1C. 4) Calcular el calr generad cuand se quema 1 kml de metan si la reacción es cmpleta, se utiliza 140% de aire en exces, tant el cmbustible cm el aire entran a una temperatura de 5 1C y a una presión de 100 kpa, y ls prducts gasess salen a 900 1C y 100 kpa. 5) Si la cmbustión de un kml de metan se efectúa en un sistema de fluj estable, utilizand la misma relación de aire en exces que en el prblema anterir, per baj cndicines adiabáticas, calcular la temperatura que se alcanzaría en este sistema. 1

22 ACTIVIDADES DE AUTOEVALUACIÓN DE LA UNIDAD DOS

23 AUTOEVALUACIÓN N 9 Preguntas de selección múltiple. En un tiemp n mayr de 15 minuts seleccine la pción crrecta para cada pregunta. Cmpare cn la infrmación de retrn. Si el resultad es inferir al 70%, vuelva a estudiar este capítul. N avance hasta n tener clars ls cncepts invlucrads en estas preguntas. 1) La segunda ley de la termdinámica permite establecer 6) Al currir un prces irreversible la entrpía del univers a) un balance de energía b) la dirección de un prces c) el cambi de entalpía d) el cambi de energía interna ) Un ejempl de un prces reversible puede ser a) la expansión libre de un gas b) la mezcla de ds gases ideales c) el fluj de crriente eléctrica pr una resistencia d) la cmpresión istérmica de un gas ) Un de ls principis de Carnt dice que ninguna máquina térmica a) puede tener una eficiencia del 100% b) tiene una eficiencia menr que una máquina ideal c) tiene una eficiencia mayr que la máquina de Carnt d) tiene una eficiencia igual a la máquina de Carnt 4) En un prces istérmic reversible el cambi de entrpía es igual a la relación entre a) calr transferid y temperatura b) calr suministrad y trabaj c) calr específic y temperatura d) cambi de vlumen y trabaj 5) La prpiedad que permanece cnstante en un prces adiabátic reversible es la a) temperatura b) energía interna c) entrpía d) entalpía. a) disminuye b) aumenta c) n cambia d) n se puede determinar 7) El cambi de entrpía durante el calentamient de 0,5 mles de un gas ideal a presión cnstante desde 00 hasta 400, es a) 0,9 R b) 0,14 R C c) 0,9 p d) 0,14 C p 8) Cuand un ml de un gas A se mezcla cn un ml de gas B el cambi de entrpía en este prces es a) R ln b) Rln 0,5 c) 0,5R ln d) R ln 0,5 9) Si el calr latente de vaprización del etanl a 78, ºC es de 04,6 cal/g, su entrpía de vaprización en cal/g, es a),61 b) 0,75 c) 0,58 d) 0,54 10) La tercera ley de la termdinámica establece que la entrpía de una sustancia pura, perfectamente cristalina a 0, es a) máxima b) cer c) menr que cer d) mayr que cer

24 Prblemas de aplicación Resuelva en frma individual en grup ls siguientes prblemas, cmpare ls resultads cn la infrmación de retrn. Si encuentra dificultades revise nuevamente la tería, discuta cn sus cmpañers, si persiste las dudas, plantéelas en la sesión de tutría. 1. Determine la máxima cantidad de trabaj que puede prducir una máquina ideal que trabaja entre 60 y 900 si de la fuente de alta temperatura recibe, en frma de calr, kj. Calcule también el calr que se pierde en este prces.. Calcule el tiemp que se necesitaría para cngelar 5,0 kg de agua que se encuentra a 5 ºC si la ptencia del refrigeradr ideal que se utilizaría es de,0 kw.. Determine la ptencia en kw de una bmba calrimétrica para que suministre kj/h si el ceficiente de la bmba calrimétrica es de,5. 4. Calcule el trabaj invlucrad en cada una de las etapas de un cicl de Carnt realizad pr 0,5 mles de un gas ideal si inicialmente, el gas, se encuentra a 80 kpa y 17 1C, durante la cmpresión istérmica la presión aumenta hasta 100 kpa y después de la cmpresión adiabática, la temperatura llega a 97 1C. (Se asume para un gas ideal que γ = 1,4). 5. Si un sistema frmad pr,5 mles de nitrógen se expande istérmicamente hasta reducir la presión hasta la mitad del valr inicial. Cuál el cambi de entrpía en este prces?. 6. En un recipiente de paredes adiabáticas se clcan en cntact 150 g de hiel a 0C cn 50g de agua líquida a 70C Determine el cambi de entrpía. DATOS SUSTANCIA CALOR ESPECIFICO CALOR DE FUSION H O (s) 9 cal/(ml.) 79.7 cal/ g H O(l) 18 cal / (ml.) 7. Determine el cambi de entrpía durante la mezcla de 15 mles de nitrógen, mles de xígen y mles de CO a la presión de 1 atmósfera y temperatura de Calcule el trabaj realizad y el vlumen final lueg de un prces istérmic dnde la entrpía de 0, kml de aire aumenta en,6 kj/ si la presión inicial es 600 kpa y la temperatura Calcule la cantidad de energía que es necesari suministrar en frma de calr y el cambi de entrpía para evaprar 5 g de agua que se encuentra cm líquid saturad a 7 kpa en el interir de un tanque dnde la presión se mantiene cnstante. 10. Calcule la cantidad de calr retirada, el % de vapr que se cndensa y el cambi de entrpía, cuand,0 kg de vapr de agua que se encuentran en un tanque cerrad a 150 ºC y 10 kpa se enfría hasta una temperatura de 80 ºC. 4

25 AUTOEVALUACIÓN N 10 Preguntas de selección múltiple. En un tiemp n mayr de 1 minuts seleccine la pción crrecta para cada pregunta. Cmpare cn la infrmación de retrn. Si el resultad es inferir al 70%, vuelva a estudiar este capítul. N avance hasta n tener clars ls cncepts invlucrads en estas preguntas. 1) En ls cicls ideales de ptencia la sustancia de trabaj es a) el cmbustible gases b) el aire c) ls gases de cmbustión d) la mezcla carburante ) El funcinamient de un mtr a gaslina se estudia mediante el cicl de a) Ott b) Diesel c) Braytn d) Rankine ) El cicl de Braytn se utiliza para mdelar el funcinamient de 6) El fluid de trabaj cambia de fase en el cicl de a) Carnt b) Diesel c) Braytn d) Rankine 7) Mediante el cicl invers de Carnt se estudia el cmprtamient ideal de a) mtres y bmbas térmicas b) bmbas y cmpresres c) refrigeradres y bmbas térmicas d) cndensadres y evapradres 8) En un cicl de refrigeración, se requiere del prces de estrangulamient debid a que en él se prduce a) una caldera b) una central termeléctrica c) un mtr de 4 tiemps d) una turbina 4) Si en un cicl de Ott la relación de cmpresión aumenta se puede deducir que a) la eficiencia disminuye b) la energía disminuye c) aumenta el trabaj prducid en el cicl d) aumenta la cantidad de calr suministrad 5) En un cicl Diesel el calr requerid se suministra en el prces de a) expansión istérmica b) expansión isbárica c) cmpresión istérmica d) iscóric a) aument de la presión b) aument de la capacidad calrífica c) descens de la temperatura d) descens de la entalpía 9) El COP de una bmba de calr ideal que extrae calr a -1 ºC y l cede a 7 ºC, es a) 0.15 b) 0,48 c),1 d) 6,5 10) Si se quisiera aprvechar directamente la energía slar cn fines de refrigeración el sistema más aprpiad sería a) refrigeración pr absrción b) refrigeración de gas c) cicl invers de Carnt d) cmpresión de vapr 5

26 Prblemas de aplicación Resuelva en frma individual en grup ls siguientes prblemas, cmpare ls resultads cn la infrmación de retrn. Si encuentra dificultades revise nuevamente la tería, discuta cn sus cmpañers, si persiste las dudas, plantéelas en la sesión de tutría. 1) En un cicl ideal de Ott de aire estándar se dan las siguientes cndicines: a) Temperatura inicial 98,0 b) Presión inicial 10,0 kpa c) Temperatura después de la cmpresión adiabática 700,0 d) Calr suministrad kj/kml Calcule la relación de cmpresión, la relación de presines máxima a mínima y la eficiencia del cicl. ) Un cicl ideal de Diesel pera cn una relación de cmpresión de 9.0 y las cndicines iniciales sn 7 1C y 9 kpa. El vlumen inicial del cilindr es de 7,7 x 10 - m. Si al aire se le suministran 4. kj en frma de calr durante el prces de expansión isbárica determine la presión y temperatura al final de cada prces y la eficiencia del cicl. ) Un cicl de Braytn simple que usa aire cm fluid de trabaj tiene una relación de presines de 1. Si el aire entra al cmpresr 00 y 80 kpa, y a la turbina a 1.50 cuál será la temperatura a la salida del cmpresr y a la salida de la turbina?. Determine el trabaj del cmpresr, el trabaj prducid pr la turbina y el calr transferid durante ls prcess isbárics. 4) Calcular la ptencia de una planta de vapr que trabaja cn un cicl ideal de Rankine simple entre,5 MPa y 60 kpa. La temperatura del vapr a la entrada de la turbina es de 40 1C y el vapr circula a través del cicl a razón de 5 kg/s. 5) Una nevera utiliza refrigerante 1 cm sustancia de trabaj y funcina mediante un cicl ideal de refrigeración pr cmpresión de vapr entre 0.1 y 0.65 MPa. El fluj másic del refrigerante es de 0,056 kg/s. Calcular la ptencia calrífica retirada del espaci refrigerad, la ptencia calrífica cedida al ambiente y la ptencia suministrada pr el cmpresr. 6

27 AUTOEVALUACIÓN N 11 Preguntas de selección múltiple. En un tiemp n mayr de 1 minuts seleccine la pción crrecta para cada pregunta. Cmpare cn la infrmación de retrn. Si el resultad es inferir al 70%, vuelva a estudiar este capítul. N avance hasta n tener clars ls cncepts invlucrads en estas preguntas. 1) Si en cualquier punt de un vlumen de cntrl las prpiedades de un fluid en un instante determinad sn iguales, se dice que el fluj es a) estable b) unifrme c) permanente d) estacinari ) El caudal vlumétric de un fluid a través de una tubería depende de a) densidad y área de la tubería b) densidad y velcidad c) velcidad y diámetr de la tubería d) velcidad y caída de presión ) En un punt de un vlumen de cntrl la suma de la energía interna del fluid más el trabaj de fluj es igual, para ese punt, a la a) energía cinética b) energía ptencial c) energía ttal d) entalpía 4) Si el diámetr de una tubería se reduce a la mitad la velcidad a) aumenta cuatr veces b) aumenta ds veces c) disminuye ds veces d) disminuye cuatr veces 5) En un intercambiadr de calr dnde n se presentan pérdidas de energía hacia el exterir, el cambi de entalpía de un de ls fluids, es igual al 6) La primera ley para un prces de fluj permanente dnde sl se encuentra un dispsitiv cm una bmba un cmpresr se expresa mediante la ecuación a) w = h b) q = h c) q w = h d) q w = u + pv 7) El ceficiente Jule Thmsn de un gas es una medida de la variación de la temperatura cn respect a la presión durante un prces a) isentrópic b) isentálpic c) iscóric d) adiabátic 8) Cuand un fluid pasa a través de una tbera, experimenta un aument de a) entalpía b) presión c) energía cinética d) energía interna 9) Al llenar un recipiente cn un fluid prcedente de una línea de carga se presenta igualdad entre la energía interna del fluid y la a) entalpía en la línea de carga b) entalpía en el interir del recipiente c) energía cinética al entrada d) entrpía antes de entrar al recipiente 10) Cuand se abre la válvula de un cilindr que cntiene un gas se presenta a) trabaj de fluj b) cambi de temperatura c) cambi de energía interna d) calr transferid a) aument de entalpía b) aument de energía c) disminución de temperatura d) disminución del vlumen específic 7

28 Prblemas de aplicación Resuelva en frma individual en grup ls siguientes prblemas, cmpare ls resultads cn la infrmación de retrn. Si encuentra dificultades revise nuevamente la tería, discuta cn sus cmpañers, si persiste las dudas, plantéelas en la sesión de tutría. 1. Para btener agua caliente a 85 ºC que se requiere en un prces de escaldad, se mezclan en una cámara, vapr saturad 180 kpa y agua líquida a 180 kpa y 15 ºC. Si el agua fría se suministra a razón de 1,5 kg/s determine el caudal másic del vapr.. Para suplir las necesidades de agua de una planta prcesadra de aliments se bmbea agua desde un pz a 15 metrs baj la superficie, hasta la parte más alta de la edificación situada a 0 m sbre el suel mediante una bmba de 1,5 kw, Si se descarta cualquier pérdida de energía pr fricción pr transferencia de calr determine, el máxim fluj de agua que puede mantenerse mediante este sistema de bmbe.. Un calentadr eléctric tiene una resistencia de 15,0 kw. Si el agua entra de manera permanente a 14 ºC y 110 kpa, determine el fluj másic para que el agua salga cntinuamente a 65 ºC. 4. Una turbina adiabática se alimenta mediante 7,0 kg/s de vapr sbrecalentad a 400 ºC y 10 MPa. El vapr sale a 75 kpa y cn una calidad del 90%. Si se desprecian ls cambis de energía cinética y de energía ptencial, determine la ptencia de la turbina. 5. Un cilindr de paredes metálicas inicialmente vací y tiene una capacidad de 0,0 m, se carga cn xígen prveniente de una línea de llenad a 00 kpa y 10 ºC hasta que la presión en el cilindr llega 00 kpa. Determine la temperatura y la masa en el interir del cilindr después del prces. 8

29 AUTOEVALUACIÓN N 1 Preguntas de selección múltiple. En un tiemp n mayr de 10 minuts seleccine la pción crrecta para cada pregunta. Cmpare cn la infrmación de retrn. Si el resultad es inferir al 70%, vuelva repasar ls cncepts invlucrads en cada una de las preguntas que n respndió acertadamente. 1) Una de las prpiedades de la leche, necesarias para determinar el calr requerid durante la pasterización, es su a) entrpía b) vlumen específic c) calr latente d) calr específic ) La temperatura en el interir de un autclave, llen cn vapr saturad, se determina si se cnce a) la presión b) la velcidad del vapr c) el fluj másic del vapr d) el calr de vaprización ) El funcinamient de un cmpresr se mdela mediante un cicl dnde la etapa de cmpresión es un prces adiabátic reversible, pr tant la prpiedad que se mantiene cnstante en este prces es a) entalpía b) entrpía c) temperatura d) presión 4) La expansión de un gas al atravesar un rifici cnduct capilar, implica una disminución de a) vlumen específic b) entalpía c) temperatura d) entrpía 5) En la elabración industrial del bcadill se utilizan marmitas abiertas cn camisa de vapr, la energía necesaria para la evapración, en ests cass prcede directamente de la a) cndensación del vapr b) cmbustión de un cmbustible c) expansión del vapr d) entalpía de la slución 6) La relación entre la presión parcial del vapr de agua en el aire atmsféric y la presión de vapr del agua a una determinada temperatura se denmina a) humedad específica b) humedad relativa c) fracción mlar d) presión de saturación 7) Si la temperatura del aire permanece cnstante y su temperatura de bulb húmed disminuye, significa que a) la humedad del aire aumenta b) la entalpía del aire aumenta c) la presión de saturación disminuye d) la presión parcial de H O disminuye 8) Si la humedad específica del aire es cnstante, al enfriarse, aumenta a) el punt de rcí b) la presión de vapr del agua c) la humedad relativa d) el vlumen específic 9) El aire atmsféric se satura más fácilmente cuand a) se calienta y humidifica b) se enfría y se humidifica c) sl se enfría d) sl se humidifica 10) La temperatura de bulb húmed de una mezcla aire-vapr de agua, permanece cnstante, durante un prces de a) expansión adiabática b) calentamient cn humidificación c) enfriamient a humedad cnstante d) enfriamient adiabátic e isbáric 9

30 Prblemas de aplicación Resuelva en frma individual en grup ls siguientes prblemas, cmpare ls resultads cn la infrmación de retrn. Si encuentra dificultades revise nuevamente la tería, discuta cn sus cmpañers, si persiste las dudas, plantéelas en la sesión de tutría. 1. Cuand a un fluj permanente de aire sec se suministra una ptencia calrífica de 0 kw, a presión cnstante, el gas se calienta desde 0 ºC hasta 110 ºC. Si el c p prmedi en este rang de temperaturas puede tmarse cm 1,0045 kj/(kg.) cuál será el caudal másic del gas.. A una marmita para escaldad de vegetales, llega vapr saturad sec a 150 ºC y sale cn una calidad del 60%. Determinar la cantidad de de vapr que sería necesari utilizar en el prces de elevar la temperatura de 50 kg de agua desde 15 hasta 70 ºC si la presión se mantiene cnstante en 1 atmósfera.. La lectura de ls manómetrs en una línea de vapr, se encuentra relacinada cn la temperatura y el estad de saturación del vapr. Calcular la presión que debe registrar el manómetr de un autclave, en un siti dnde la presión atmsférica es de 75,0 kpa, para que la temperatura en el interir sea de 10 ºC? Si en ese siti la presión que se lee en el manómetr es de 00,0 kpa, cuál será la temperatura? 4. Se desea cncer la cantidad de agua y el calr retirad pr kg de aire sec en una unidad de acndicinamient de aire si se cnce que el aire entra a una temperatura de ºC, presión de 101, kpa y humedad relativa del 80%; el aire sale a una temperatura de 15 ºC, presión de 95,0 kpa y 40% de humedad relativa. 5. Se desea cncentrar pr evapración 100,0 kg/h de un jug que cntiene un 5% de sólids hasta aumentar la cncentración al 0% para l cual se insufla, en el líquid, aire en cntracrriente a 50 ºC, 1,0 atmósferas y 5,0 % de humedad relativa; si el aire se enfría adiabáticamente y sale saturad qué fluj másic de aire se necesita? Figura 1: Evapración pr cntact direct cn aire 0

31 INFORMACIÓN DE RETORNO 1

32 INFORMACIÓN DE RETORNO N 1 Respuestas a preguntas de selección múltiple 1. b. d. c 4. c 5. a 6. c 7. b 8. c 9. a 10. b Prblemas de aplicación 1. a) La presión del gas es igual a la suma de la presión atmsférica más la presión ejercida pr la fuerza externa. A su vez esta presión es igual a la fuerza sbre el área transversal. 0 N cm 1 kpa P Patm Pext 101 kpa ( )( ) 107, 7 kpa 0 cm 1 m Pa b) Se utiliza la ecuación de estad para determinar la temperatura PV Pa.0,001 m 1 1 T1 518, 4 nr 0,7 g J ( )8,1( ) 8 g / ml ml. c) T,8T 0,8(518,4 ) 414, ,05(8,1 J / ml. )(414,7 ) V 0,0008 m 0, Pa V 800 cm h 6, 7 A 0 cm cm L ml(8,1 J / ml. )(98 ). V1 0,066 m 66 L Pa P (1 0,40)(75 kpa) 45 kpa (75 kpa)(66 L) V kpa L

33 Diagrama PV para el prces istérmic. La secuencia de prcess cnfrman un prces cíclic. Para trazar la trayectria se deben determinar las cndicines de presión y vlumen iniciales y en cada un de ls estads intermedis. n mles P 1 atm T 7 1 1,4 L V1 ( mles )( ) 44, 8 L 1 ml P P atm T T (7 ) V V (44,8 L) 89, 6 1 T T V V (44,8 L) 14, 4 1 P V (1 atm)(89,6 L) P 0, 67 V 14,4 L V 4 V T4 T1 P T (0,67 atm)(7 ) 4 P4 0, T 546 L atm L atm

34 Diagrama PV para el prces cíclic PV (50 kpa)(0,1 m ) 4. n 0,0104 kml 10, 4 mles RT (8,1 kj / kml. )(88 ) 16 g m CH 4 (10,4 mles )( ) 166, 4 g 1 ml Ya que las paredes del tanque sn rígidas el prces que curre es iscóric, pr tant PT (50 kpa)(0 ) 1 V V1 P 6 kpa T 88 1 Diagrama PV - Prces iscóric Diagrama PT - Prces iscóric 5. Para calcular la presión parcial de cada gas es necesari determinar el númer de mles y la fracción mlar de cada un de ells. 1 ml n N (7.000 g)( ) 50 8 g mles 4

35 1 ml n CO (4.400 g)( ) g mles 50mles 100mles xn 0,71 x 0,9 CO 50mles 50mles PN xn P 0,71(00 kpa) 1 PCO xco P 0,9(00 kpa) 87 kpa kpa Asumiend que las paredes del sistema sn rígidas y que la temperatura se mantiene cnstante la presión será directamente prprcinal al númer de mles. Entnces se calcula el númer de mles de nitrógen adicinales y cn ese dat se determina el nuev númer de mles ttales y la presión final. 1 ml nn (.000 g)( ) 71,4 mles nttales 50 71,4 41, 4 8 g mles (00 kpa)(41,4 mles ) P 61, 50 mles kpa INFORMACIÓN DE RETORNO N Respuestas a preguntas de selección múltiple 1. b. c. c 4. b 5. b 6. d 7. c 8. b 9. a 10. c Prblemas de aplicación 1. T º C ( 5/ 9)( Tº F ) si Tº C Tº F T 9T 5T 160 4T 160 T T R 40 7,15, ,67 419,67 R T 40 Tº P Tº P 4Tº C Tº P 100 4Tº C T º C T º P 4 T º C 100 5

36 T T º P º F T º P (0 / 9) T º F T º P 100 (0 / 9)( Tº F ) 9 T P 900 0Tº º F 0 T º F 60 T º P 9. En primer lugar se debe calcular el área de transferencia y remplazar ls valres en la ecuación para la tasa de transferencia de calr pr cnducción. A ( m)(5 m) 15 m T W Q. 15 kt A 0,7( )(15 m )( ) 1050 x m. 0,15 m 4. La frma de transmisión de calr es la de cnducción pr l tant se despeja el cambi de temperatura de la ecuación, crrespndiente a la tasa de transferencia de calr para la cnducción. Q. x ( 600 W )( 0, 0015 m ) T k A 04 W / m. A ) 0, m t A R (. Q x (600 W )(0,0015 m) T 0,06 0,06 k A (04 W /( m. ))(0,071 m ) t W ( ) 0,071 m Dad que la temperatura de la superficie exterir debe ser mayr que la de la superficie interir T T exterir T lueg T superficie exterir = 10,06 ºC interir º C Si el bjet se puede cnsiderar cm un cilindr, debe irradiar calr desde tdas las caras, entnces se debe calcular el área crrespndiente a la superficie ttal. 0,0 m A ( R ) (R) L ( ) (0,0 m)(0,40 m) 0,565 m Q A( T T ) 0,8(5,67x10 W /( m. )(0,565 m )[(600 ) (00 ) ] s alr. Q. 114 W INFORMACIÓN DE RETORNO N Respuestas a preguntas de selección múltiple 1. b. c. d 4. a 5. b 6. c 7. b 8. c 9. d 10. d Prblemas de aplicación C 60 s 1. W VIt ( 110 V )(5 )(5 min)( ) J s min 6