Cátedra: Física II

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Cátedra: Física II
Problemas de Aplicación: Algunas consecuencias del Premier Ppio. de la Termod.
Serie No. 7 – Tema 7
1. Un volumen de 10 lt de aire, que se encuentra a una temperatura de 27 °C y presión de
1 atm se comprime isotérmicamente hasta un volumen de 2 lt. Posteriormente se le
permite expandirse adiabáticamente hasta un volumen de 10 lt. Representar a la
transformación en un diagrama P - V.
Calcular la temperatura final del aire
considerándolo como gas ideal y con un exponente adiabático γ = 1,4.
2. Se comprimen politrópicamente 300 dm 3 de aire desde la presión de 1 kg/cm 2 y la
temperatura de 15 °C hasta la presión de 9 kg/cm 2 . Siendo el exponente politrópico n
= 1,1; determinar la temperatura final; la variación de energía interna y el trabajo de
compresión.
Para el aire c v = 0,171 kcal/kg °C.
3. Un cilindro contiene 88 gr de gas anhídrido carbónico ( CO 2 ), a la temperatura de 27
°C. Está provisto de un pistón móvil el cual lo comprime hasta un volumen diez veces
menor que el inicial. Calcular la temperatura final del gas considerando el proceso
adiabático con un exponente de 1,3. Determinar en forma gráfica y analítica el trabajo
de compresión.
4. En un recipiente rígido se encuentran contenidos 0,4 kg de aire, los cuales reciben del
exterior una cantidad de calor en forma que la presión aumenta de 1 a 1,8 kg/cm2
Determinar el estado inicial, el final, la cantidad de calor suministrada, la variación de
energía interna, el trabajo de circulación, la variación de entalpía. La temperatura
inicial del aire es de 20 °C. Representar gráficamente el proceso.
C v = 0,175
kcal/kg °K.
5. Se calientan 0,05 kg de nitrógeno a presión constante de 1 kg/cm2 desde 0 °C a 700
°C. Calcular el estado inicial, el final, el trabajo de expansión, el aumento de energía
interna, el calor recibido del exterior y la variación de entalpía del fluido. Representar
gráficamente la transformación.
C v del nitrógeno = 0,189 kcal/kg°K.
6. La temperatura de 0,454 kg de aire desciende durante una expansión adiabática desde
315 °C hasta 149 °C. Hallar los valores de C p y C v del aire si en la expansión se
entrega un trabajo de 5530 kgm.
Exponente adiabático del aire γ = 1,405
7. Un compresor debe entregar 160 kg de aire/hora a la presión de 6 kg/cm 2 siendo la
presión inicial de 1 kg/cm 2 y la temperatura inicial de 10°C. Calcular la potencia teórica
necesaria y la cantidad de calorías que deben eliminarse en la refrigeración A) para
una compresión isotérmica B) para una compresión adiabática
γ aire = 1,4..
8. Un amortiguador de aire está construido por un cilindro de 30 cm de diámetro y 70 cm
de largo. Inicialmente el aire se encuentra a la presión de 1 kg/cm 2 y la temperatura de
20°C. Calcular la presión y la temperatura al final de una compresión que se supone
adiabática para un recorrido del pistón de 60 cm. Calcular el trabajo neto que debe
absorber el amortiguador durante tal recorrido.
9. Para accionar un motor de aire se utiliza aire a la presión relativa de 21 kg/cm 2 . El aire
sale del motor a la presión relativa de 1,055 kg/cm 2 . Determinar la temperatura del aire
comprimido que al expandirse no provoque la formación de escarcha (hielo) en el tubo
de escape del motor. Supóngase que la expansión es adiabática y el exponente
adiabático γ aire = 1,4.
10. Un mol de gas ideal con C p = 5 cal/mol °K se encuentra a la temp inicial de 50°C y
presión de 10atm. Al expandirse reversiblemente a lo largo de cierto camino politrópico
hasta la presión de 1 atm termina ocupando un volumen de 18,05 lt. Calcular el
exponente de la politrópica, el calor especifico de la politrópica, el calor puesto en
juego en la evolución, el trabajo realizado y las variaciones de energía interna y
entalpía.