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1 Examen de TERMODINÁMICA I Curso Troncal - 4,5 créditos 4 de septiembre de 2000 Nombre y apellidos... Tiempo: 45 minutos Nº... NOTA Teoría 1 (1,5 puntos) Marcar con un círculo. Respuesta correcta = +0,3; incorrecta = 0,1; en blanco = Un gas entra en un compresor refrigerado, cuya potencia es de 100 W y la refrigeración de 20 W. De acuerdo con el criterio de signos de la Termodinámica, puede decirse que: a. Q = 20 W, W = 100 W b. Q = 20 W, W = 100 W c. Q = 20 W, W = 100 W d. Q = 20 W, W = 100 W 2. En el llenado de un depósito conectado a una tubería principal de llenado, las propiedades del fluido que entra a. Son constantes e iguales a las del interior del depósito b. Son variables e iguales a las del interior del depósito c. Son constantes e iguales a las de la tubería de llenado d. Son variables e iguales a las de la tubería de llenado 3. La relación de Mayer (diferencia entre los calores específicos de un fluido) es a. c P c V = R, y es válida sólo para gases ideales b. c V c P = R, y es válida sólo para gases ideales c. c P c V = R, y es válida para cualquier gas d. c V c P = R, y es válida para cualquier gas 4. Dos cilindros aislados A y B están conectados por una válvula. Se abre la válvula hasta que se vacía A. Llamando 1 al estado inicial y 2 al final, puede decirse que A B a. U 1 = U 2 b. U 1 = H 2 c. H 1 = U 2 d. H 1 = H 2-1 -

2 5. En el cilindro aislado de la figura, se libera la fijación. El trabajo realizado por el gas en su expansión es: Gas Vacío a. W > 0 b. W = 0 c. W < 0 d. No puede saberse con estos datos Teoría 2 (1 punto) Dibujar esquemáticamente en un diagrama temperatura volumen la línea de calentamiento isobaro a P = 1,013 bar (1 atm) para el agua, entre 10 C y 300 C. Indicar qué fase o fases están presentes en cada parte de la isolínea dibujada, y las temperaturas que se conozcan

3 Teoría 3 (1 punto) Deducir la relación Tds (ecuación de Gibbs o relación fundamental) a partir de la combinación del primer y segundo principio de la Termodinámica. Demostrar, a partir de dicha expresión, que la ecuación de la línea de estados para un gas perfecto que se expande adiabáticamente en una turbina reversible, viene dada por T 2 = T 1 (P 2 /P 1 ) R/Cp Indicar claramente las aproximaciones que se hagan en la deducción

4 Examen de TERMODINÁMICA I Curso Troncal - 4,5 créditos 4 de septiembre de 2000 Nombre y apellidos... Tiempo: 2 horas 30 minutos Problema 1 (1 punto) Nº... NOTA Completar el siguiente cuadro de propiedades del refrigerante 134a (excepto las indicadas con ***): P (kpa) T ( C) v (m 3 /kg) h (kj/kg) s (kj/kg K) Estado (sólido, vapor saturado, etc.) x *** *** 700 *** 0,588 10,07 0,09988 *** Problema 2 (2,5 puntos) Aire (gas ideal, M = 29, k = 1,4) está contenido en el sistema de la figura, de geometría cilíndrica. La sección transversal de la zona ancha es de 0,1 m 2, y 0,075 m 2 la de la zona estrecha. Cuando el cilindro se encuentra en la posición superior, la presión dentro del recipiente es de 5 MPa y la temperatura de 327 C. El aire se enfría, y el pistón baja hasta que llega al escalón. El aire continúa enfriándose hasta que la temperatura llega a 27 C. 10 cm 20 cm (a) Representar el proceso en un diagrama P-v. (b) Cuál es la temperatura del aire cuando llega al escalón? (c) Cuál es la presión del aire cuando su temperatura alcanza los 27 C? (d) Calcular las interacciones de calor y trabajo durante el proceso completo. (e) Calcular la variación de energía, entalpía y entropía del aire durante el proceso completo

5 Problema 3 (3 puntos) Un depósito rígido de 1,5 m 3 de volumen contiene un 50 % en volumen de agua líquida en equilibrio con su vapor, a 150 kpa (estado 1). El depósito se calienta a volumen constante hasta que la presión alcanza 6 MPa (estado 2). En ese momento el vapor (3) comienza a salir del depósito, alimentando una turbina adiabática cuyo rendimiento isoentrópico es del 80 %. En el proceso la presión en el depósito se mantiene constante a 6 MPa gracias a que continúa el calentamiento. La presión a la salida de la turbina (4) es de 100 kpa. El proceso finaliza en el momento en que toda el agua líquida del depósito se evapora. 3 Turbina W Vapor Líquido Q 4 Determinar: (a) Temperatura del agua cuando la presión alcanza 6 MPa. (b) Masa total de agua que pasa por la turbina. (c) Temperatura del vapor a la salida de la turbina. (d) Trabajo producido por la turbina. (e) Representar el proceso en un diagrama termodinámico. (f) Considerando este equipo como una máquina térmica, calcule su rendimiento energético