PRACTICA N°1 TERMODINÁMICA MEC 315 1. Un gas está contenido en un dispositivo vertical de cilindro y émbolo entre los que no hay fricción. El émbolo tiene una masa de 4 kg y un área de sección transversal de 35cm2. Un resorte comprimido sobre el émbolo ejerce una fuerza de 60 N. Si la presión atmosférica es de 95 kPa, calcule la presión dentro del cilindro. 2. Un vehículo averiado que pesa 1 200 kg es remolcado por una grúa. Sin considerar la fricción, el arrastre del aire y la resistencia al rodamiento, determine la potencia extra requerida a) para velocidad constante sobre un camino plano, b) para una velocidad constante de 50 km/h sobre un camino ascendente con 30° respecto de la horizontal, y c) para acelerar desde el reposo hasta 90 km/h en 12 s sobre un camino plano. 3. En condiciones de invierno, se proyecta que una casa pierda calor a una tasa de 60 000 Btu/h. La ganancia de calor interno de las personas, luces y aparatos se estima en 6 000 Btu/h. Si la casa se calentará mediante dispositivos eléctricos, determine la cantidad requerida de potencia de éstos en kW para mantener la casa a temperatura constante. 4. Una habitación está a la temperatura ambiente exterior de 20°C y contiene un foco de 100 W, un aparato de TV de 110 W, un refrigerador de 200 W y una plancha de 1 000 W. Si se supone que no hay transferencia de calor a través de las paredes, determine la tasa de incremento del contenido de energía de la habitación cuando todos los dispositivos eléctricos están encendidos. 5. Se bombea agua de un embalse inferior a otro superior mediante una bomba que provee 20 kW de potencia de flecha. La superficie libre del embalse superior está 45 más arriba respecto a la del inferior. Si el caudal medido de agua es de 0.03 m3/s, determine la potencia mecánica que se convierte en energía térmica durante este proceso debido a efectos de fricción. 6. Un recipiente de 0.5 m3 contiene 10 kg de refrigerante 134a a 20°C. Determine: a) la presión, b) la energía interna total y c) el volumen que ocupa la fase líquida. 7. 20 kg de agua esta calentada a presión constante de 0.6 MPa de 315°C a 426°C. Calcule el cambio de entalpia. 8. Un dispositivo de cilindro-émbolo contiene 50 L de agua líquida a 40°C y 200 kPa. Se transfiere calor al agua a presión constante hasta que se evapora toda. a) ¿Cuál es la masa del agua? b) ¿Cuál es la temperatura final? c) Determine el cambio de entalpía total. d) Muestre el proceso en un diagrama T-v con respecto a las líneas de saturación. 9. Un dispositivo sin fricción de cilindro-émbolo contiene 2 kg de nitrógeno a 100 kPa y 300 K. El nitrógeno se comprime lentamente de acuerdo con la relación PV1.4= constante hasta que se alcanza una temperatura final de 360 K. Calcule la entrada de trabajo durante este proceso. 10. Nitrógeno a 100°C es comprimido en el cilindro que se muestra a continuación, de manera que la temperatura se mantiene constante. Si la presión cambia de 600kPa a 1200 kPa, determine cuanto calor debe ser transferido de lo 0.4 kg de nitrógeno. Asumir un calor especifico constante. 11. Un dispositivo que consta de cilindro-émbolo contiene 5 kg de refrigerante 134a a 800 kPa y 70°C. La sustancia se enfría a presión constante hasta que pasa a ser un líquido a 15°C. Determine la cantidad de calor perdido y muestre el proceso en un diagrama T-v con respecto a las líneas de saturación. 12. Un recipiente rígido bien aislado contiene 5 kg de una mezcla de agua saturada de líquido y vapor a 100 kPa. Al inicio, tres cuartos de la masa están en la fase líquida. Una resistencia eléctrica colocada en el recipiente se conecta a una fuente de 110 V; una corriente de 8 A fluye por la resistencia una vez que se enciende el interruptor. Determine cuánto tarda en evaporarse todo el líquido en el recipiente y muestre el proceso en un diagrama T-v con respecto a las líneas de saturación. 13. A una tobera adiabática que tiene una relación de área de entrada a salida de 2:1 entra aire a 600 kPa y 500 K con una velocidad de 120 m/s, y sale con una velocidad de 380 m/s. Determine a) la temperatura de salida y b) la presión de salida del aire. 14. Por una turbina adiabática fluye vapor de modo estable. Las condiciones de entrada del vapor son 10 MPa, 450°C y 80 m/s, y las de salida son 10 kPa, calidad de 92 por ciento y 50 m/s. El flujo másico del vapor es 12 kg/s. Determine a) el cambio de energía cinética, b) la salida de potencia y c) el área de entrada de la turbina. 15. Se utiliza agua para enfriar R134a en el condensador de la figura siguiente. El refrigerante entra al intercambiador de calor a 800 kPa, 80°C y con una tasa de fluido de masa de 2 kg/s. El refrigerante sale como liquido saturado. El Agua de enfriamiento entra al condensador a 500 kPa y 18°C y sale del condensador a 30°C. Determine la cantidad de flujo de masa de agua necesaria. Recuerde que cada fluido se asume que fluye a presión constante.
