PROBLEMARIO TÉRMICA

EJERCICIOS DE TÉRMICA
1. La energía de un sistema cerrado aumenta 70 Btu cuando el sistema realiza un trabajo de 82 Btu sobre sus alrededores.
Cuánto calor se transfirió hacia o desde el sistema?.
2. Si la energía interna de un sistema cerrado aumenta en 90 kJ cuando el sistema hace un trabajo equivalente a 125 kJ sobre sus
alrededores, determine el calor transferido desde o hacia el sistema.
3. Se lleva a cabo un proceso sin flujo cuando se añaden 1000 Btu a 100 lb de hidrógeno a volumen constante. ¿Cuál es el
cambio en la energía interna específica? ¿Cuánto trabajo hace el gas?
4. En un proceso sin flujo a presión constante se añaden como calor 5000 Btu a 20 lb de gas. Durante el proceso la energía
interna disminuye en 250 Btu/lb. ¿Cuánto trabajo hizo el gas por libra de gas?
5. Un sistema cerrado (P=K) recibe calor a 350 kPa. La energía interna del sistema aumenta en 180 kJ cuando la temperatura
aumenta en 170 ºC, y el trabajo realizado es 75 kJ. Determine el Cp y el cambio en volumen si hay 1.5 kg en el cilindro.
6. Se lleva a cabo un proceso sin flujo (P = K) a una presión de 200 kPa. Si se extraen 50 kJ de calor cuando el volumen cambia
de 0.2 m3 a 0.1 m3. ¿cuál es el cambio en la energía interna del fluido de trabajo? Suponga que hay 0.5 kg del fluido.
7. Se lleva a cabo un proceso sin flujo de manera adiabática. Si se extraen 55 kJ de trabajo de 4 kg de fluido, ¿cuál es el cambio
en la energía interna total y la energía interna específica del fluido?.
8. ¿Cuál es la energía interna de un gas cuya entalpía es 500 kJ/kg? A esta condición la presión es de 100 kPa y el volumen
específico de 0.1 m3/kg.
9. Si se añaden 100 kJ/kg de calor a 10 kg de fluido mientras se extraen 25 kJ/kg como trabajo, determine el cambio en la
energía interna del fluido para un proceso sin flujo.
10. Se comprime aire de manera adiabática en un proceso sin flujo desde una presión y temperatura de 14.7 psia y 70 ºF hasta
200 psia y 350 ºF. Si el Cv, del aire es 0.171 Btu/lb.ºF, determine el cambio en la energía interna del aire y el trabajo
realizado.
11. Un sistema sin flujo de 1 kg de fluido de trabajo, sufre un proceso en el que se liberan 42 kJ de calor. Si (P = K) a 125 kPa
mientras que el volumen varía de 0.20 m 3 a 0.06 m3, determine el trabajo realizado y el cambio en la energía interna.
12. A una turbina (horizontal) se le suministra vapor a 700 ºF y 500 psia, el cual se expande adiabáticamente hasta que la
condición final es vapor saturado a 300 ºF. Si las propiedades del vapor en los estados inicial y final son los que se dan a
continuación, determine el trabajo de salida de la turbina por libra de vapor, despreciando los efectos de velocidad.
Ent:
500 psia y 700 ºF
h = 1356.7 Btu/lb
v = 1.3040 ft3/lb
u = 1236.0 Btu/lb
Sal.:
300 ºF (vapor saturado) h = 1180.2 Btu/lb
v = 6.472 ft3/lb
u = 1100.0 Btu/lb
13. Un fluido a 1 MPa tiene un volumen específico de 0.2 m3/kg y una velocidad de entrada de 200 m/s. La pérdida de calor es
de 10 kJ/kg y el fluido realiza 180 kJ/kg de trabajo. El fluido sale del mecanismo con una presión de 200 kPa, un volumen
específico de 1 m3/kg y una velocidad de 600 m/s. ¿Cuál es el cambio en la energía interna del fluido?. Desprecie los
términos de posición y las pérdidas de calor.
14. Una turbina (horizontal) recibe vapor a 110 ft/s y 1525 Btu/lb de entalpía. El vapor sale a 810 ft/s y con una entalpía de
1300 Btu/1b. ¿Cuál es el trabajo de salida en Btu por libra?. Desprecie las pérdidas de calor.
15. Una turbina de gas (horizontal) tiene una entrada de gas a 1100 ºF y sale a 800 ºF. Si el calor específico Cp = 0.265
Btu/lbºF, determine el trabajo de salida de la turbina. Desprecie las pérdidas de calor y los términos de velocidad.
16. A una turbina entran 4.8 kg/s de vapor. La salida de la turbina es 10 m más alta que la entrada. La velocidad de entrada es
150 m/s y la velocidad de salida es 450 m/s. A la entrada, la entalpía es 3500 kJ/kg y a la salida la entalpía es 2700 kJ/kg. Si
se pierde calor a razón de 9.2 kJ/s. ¿Determine el trabajo de salida de la turbina en kW.
17. Se quiere calentar, con una bomba de calor; una casa durante el invierno cuando el aire en el exterior se encuentra a 30 ºF.
Si el interior de la casa se mantiene a 100 ºF mientras ésta pierde 180000 Btu/hr, ¿cuál es la entrada de potencia mínima en
(hp) que se requiere?
18. Una máquina de Carnot opera entre una fuente con una temperatura de 900 ºC y un sumidero con una temperatura de 80
ºC. Si la máquina debe tener una salida de 75 hp, determínese el calor suministrado, la eficiencia de la máquina y el calor
desechado.
19. Si entra 1 kJ a un sistema a 500 ºC, ¿qué cantidad de esta energía es desaprovechada con relación a un sumidero a 20 ºC y
qué cantidad con respecto a un sumidero a 0 ºC?.
20. Si 6 libras de un gas sufren un cambio de temperatura a presión constante desde 1440 ºF a una segunda temperatura,
determine la temperatura final si el cambio de entropía es –0.7062 Btu/ºR. Suponga el calor específico Cp = 0.361 Btu/lb.ºR
para este gas.
Nota: Una ecuación directa para resover este problema, no se ha dado ni se dará en este módulo. Se deja al estudiante derivar la,
mediante el uso y combinación de las ecuaciones:
 q 
Cp  

 T  p
y
s 
q
T