EJERCICIOS 2º PRINCIPIO DE LA

EJERCICIOS 2º PRINCIPIO DE LA TERMODINÁMICA
Ejercicio 1
A) Dibuje el ciclo teórico de Carnot, explicando cada una de las fases. ( 1 punto)
B) Una nevera funciona según el ciclo frigorífico de Carnot y enfría a una velocidad de 500KJ/hora. La
temperatura de la nevera debe ser de –15ºC en el interior y la temperatura ambiente es de 25ºC.
Se pide:
a) Potencia del motor que debe tener la nevera para conseguir esa temperatura. ( 0.5 puntos)
b) Si el rendimiento de la nevera fuera del 60 % del rendimiento ideal de Carnot, ¿ Cuál debería ser
entonces la potencia del motor? ( 0,5 puntos)
a)
b)
ef=6,45 P=210 w
P= 350 w
Ejercicio 2
Dibuja el esquema de una bomba de calor reversible. (1 punto)
Una bomba de calor funciona según el ciclo de Carnot entre dos focos, siendo sus temperaturas de 20ºC y
0ºC respectivamente. La energía suministrada es de 1Kwh. Calcular:
a) Cantidad de calor sustraída al foco frío. (0.5 puntos)
b) Cantidad aportada al foco caliente. (0.5 puntos)
c) Rendimiento. (0.5 puntos)
a)
b)
c)
QF=11755 Kcal
Qc=12617 Kcal
COP= 14,65
Ejercicio3
Dibuje el ciclo teórico de Carnot, explicando cada una de las fases. Una nevera funciona según el ciclo
frigorífico de Carnot y enfría a una velocidad de 400 KJ/hora. La temperatura de la nevera debe ser de
–20ºC en el interior y la temperatura ambiente es de 2ºC.
a) ¿Qué potencia del motor debe tener la nevera para conseguir esta temperatura? (1,25 puntos)
b) Si el rendimiento de la nevera fuera del 70% del rendimiento ideal de Carnot, ¿cuál debería ser
entonces la potencia del motor? (0,75 puntos)
c) Calcule el dinero que cuesta mantener la nevera del apartado b) durante 8 horas de funcionamiento, si el
precio del Kwh es de 0,1 €.
a)
b)
c)
P=9,66 w
P=13,80 w
Coste= 0,01 €
Ejercicio4
Una máquina frigorífica que funciona según el ciclo de Carnot debe transferir 500 Kcal/min desde una sala
de mantenimiento que se encuentra a 0ºC a la atmósfera a 32ºC. Calcule la potencia requerida por la
máquina, su eficiencia y el flujo de calor expulsado al ambiente.
a)
b)
c)
P=4,08 Kw
ef=8,53
Qc=558,61 Kcal/min
Ejercicio5
Una máquina frigorífica funciona según el ciclo de Carnot, fabricando 5kg de hielo por hora, a partir de
agua a 0ºC, estando el ambiente exterior a 27ºC. El calor de fusión del hielo es de 80 cal/gr. Calcular la
potencia del compresor y el dinero que cuesta el mantener este refrigerador durante 8 horas de
funcionamiento, si el precio del Kwh es de 1€..
a)
b)
P=45,9 w
Coste=0,37 €
Ejercicio6
Un recinto se quiere mantener a una temperatura constante de -10 ºC recurriendo a un sistema de
refrigeración por compresión de vapor. La temperatura ambiente es de 40ºC y el ciclo lo realiza un sistema
que tiene un compresor con un rendimiento del 85%, un evaporador con 92%, un condensador con el 95% y
una válvula con el 98%.
a) Dibuje el ciclo en un diagrama P-V y explique cada uno de los procesos termodinámicos que intervienen.
(1,25 puntos)
b) Calcule el flujo de calor extraído del recinto sabiendo que el compresor consume 2,2 Kw. (0,75 puntos)
c) Determine la eficiencia del ciclo si la Tambiente varía entre 10ºC, 20ºC, 30ºC y 40ºC.
Comente las conclusiones que saca de estos resultados. (0,5 puntos)
a)
b)
c)
Página 124 del libro
QF =1,71 Kcal/s
ef1=13,15
ef2=8,76
15
10
5
ef3=6,57
ef4=5,26
0
10 20 30 40
Ejercicio7
a) ¿Cuál es la eficiencia de una máquina frigorífica de Carnot que extrae calor de un foco frío que se
encuentra a la temperatura de -10ºC y cede calor a un foco a 30ºC? (0,75 puntos)
b) ¿Cuántos kilowatios-hora de energía habría que suministrar a la máquina para extraer del foco de
temperatura baja una cantidad de calor igual a la necesaria para fundir 200 kg de hielo? El calor latente de
fusión del hielo es de 80 cal/g. (1 punto)
c) ¿Cuál es el coste de esta energía si el precio del kWh es de 0,1892 €? (0,75 puntos)
a)
b)
c)
ef=6,57
P=2,82 Kw.h
Coste= 0,53 €