1er taller termo

7/14/2019 1er Taller Termo

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PRIMER TALLER DE TERMODINAMICA l

Profesor: Javier Rúgeles

Universidad Industrial De Santander – UIS

1) Un dispositivo de cilindro-embolo contiene 0.1 m3 de agua liquida y 0.9

m3 de vapor de agua en equilibrio a 800 KPa. Se transfiere calor a

presión constante hasta que la temperatura alcanza 350ºc.

Determinar:

a) Temperatura inicial del agua.

b) Masa total del agua.

c) Volumen final.

d) Muestre el proceso en un diagrama P-v y T-v con respecto a las

líneas de saturación.

2) Un dispositivo de cilindro-embolo contiene 50 L de agua líquida a 40ºc y

200 KPa. Se transfiere calor al agua a presión constante hasta que se

evapora toda.

Determinar:

a) Masa del agua.

b) Temperatura final.

c) Cambio de entalpia total.

d) Muestre el proceso en un diagrama T-v y P-v con respecto las líneas

de saturación.

Agua

800 kPa



3) Un recipiente rígido contiene al principio 1.4 Kg de agua líquida

saturada a 200ºc. En este estado, el agua ocupa 25% del volumen y el

vapor el resto. Se suministra calor al agua hasta que el recipiente

contiene solo vapor saturado.

Determinar:

a) Volumen del recipiente

b) Temperatura y presión finales

c) Cambio de energía interna.

d) Muestre el proceso en un diagrama T-v y P-v con respecto las líneas

de saturación.

4) Un dispositivo que consta de cilindro-embolo al inicio contiene vapor a

3.5 MPa, sobrecalentado en 5ºc. El vapor pierde calor hacia el entorno y

el embolo desciende hasta chocar con unos topes, punto en el que el

cilindro contiene agua liquida saturada. El enfriamiento continua hasta

que el cilindro contiene agua a 200ºc.

Determine:

a) Temperatura inicial

Agua

200 kPa

Agua

1.4 kg

200 °C



b) Cambio de entalpia por unidad de masa del vapor en el momento en

que el embolo llega a los topes

c) La presión final y la calidad.(si hay mezcla).

d) Muestre el proceso en un diagrama T-v y P-v con respecto las líneasde saturación.

5) Un recipiente rígido de 0.5 m3 que contiene hidrogeno a 20ºc y 600KPa

se conecta mediante una válvula a otro recipiente rígido de 0.5m 3 que

contiene Hidrogeno a 30ºc y 150 KPa. Luego, se abre la válvula y se

deja que el sistema alcance el equilibrio térmico con el entorno, que se

encuentra a 15ºc. Determine la presión final en el recipiente

6) Un recipiente cuyo volumen se desconoce se divide en dos partes por

medio de una separación. Uno de los dos lados contiene 0.01 m3 de

refrigerante 134a, el cual es un liquido saturado a 0,8 Mpa; el otro está al

vacio. Después, se elimina la separación y el refrigerante llena todo el

recipiente. Si el estado final del refrigerante es 20 ºC Y 400 kPa.

Determine el volumen del recipiente.

Vapor de

Agua

3.5 Mpa

800 kPa

H2

V = 0.5 m3

T = 20 °C

P= 600 kPa

H2

V = 0.5 m3

T = 30 °C

P= 150 kPa



7) Un cilindro se equipa con un pistón de 10 cm de diámetro que esta

sujeto con un resorte lineal (la fuerza es proporcional a la distancia)

como se muestra en la figura. La constante de fuerza del resorte es de

80 KN/m y el pistón inicialmente descansa sobre los soportes, con un

volumen de cilindro de 1 L. Se abre la válvula de la línea de aire y el

pistón empieza a elevarse cuando la presión del cilindro es de 150 KPa.

Cuando la válvula se cierra, el volumen del cilindro es de 1.5 L y la

temperatura es 80 oC. ¿Que masa de aire hay dentro del cilindro?

8) Un conjunto de cilindro y piston contiene agua a 150 oC y 85% de

calidad, con un volumen de 1 L. El sistema se calienta, lo que hace que

el piston se eleve y encuentre un resorte lineal como se muestra en la

R-134a

V = 0.01 m3

P= 0.8 MPa

Vacio

Aire



figura. En este punto el volumen es de 1.5 L, el diámetro del piston es de

150 mm y la constante del resorte es de 100 N/mm. El calentamiento

continua, de modo que el pistón comprime el resorte. ¿Cuál es la

presión del cilindro cuando la temperatura llega a 600 oC?

9) Un resorte lineal y la atmosfera actúan sobre un conjunto de piston y

cilindro. El cilindro contiene agua a 5 MPa y 400 oC, y el volumen es de

0.1 m3. Si el piston se encuentra en el fondo, el resorte ejerce una fuerza

tal que Pelevacion= 200 KPa. El sistema se enfría hasta que la presión

alcanza 1200 Kpa. Calcule la masa del agua y v 1. Determine el estado

final (T 2,v 2) y trace el diagrama P-v para el proceso.

10) Un resorte empuja un conjunto formado por un cilindro y un piston; el

cilindro contiene agua 90 oC y 100 KPa. El montaje se hace de modo que

la presión sea proporcional al volumen, P=CV. Se agrega calor hasta

que la temperatura alcanza 200 oC. Determine la presión final y también

la calidad si se encuentra en la región de dos fases.

Agua

Agua

Agua



11)Se transfiere calor hasta que la temperatura del agua es de

350ºc.Tabule los datos de p,v,t,x y represente el proceso en los

diagramas T-v y P-v

12) El dispositivo cilindro pistón mostrado en sus condiciones iníciales

contiene agua a 180ºc. El sistema es sometido a un proceso en el cual

recibe 29887 Kj de trabajo por Kg de agua y alcanza la condición de

liquido saturado a 91.8ºc

Determinar:



a) Si se condenso o evaporo agua durante el proceso y en que cantidad

b) Distancia recorrida por el pistón

c) Describa el proceso identificando el estado inicial, final e intermedios

y la trayectoria de estados (tabla de propiedades, diagramas P-v y T-v)

Datos (Pext=1.5 Bar ; mpis=30 kg)

13) Dos kilogramos de agua se encuentran dentro de un conjunto de pistón

y cilindro , con un pistón que carece de masa, sobre el cual actúa un

resorte lineal y la atmosfera exterior. Inicialmente la fuerza del resorte es

cero y P1=P0 = 100 Kpa con un volumen de 0,2 m 3 y T= 600 ºC. Ahora

se agrega calor hasta que la presión alcanza 1,2 Mpa. Encuentre la

temperatura final, represente el diagrama P-v y T-v, y encuentre el

trabajo que se realiza durante el proceso.

14)Un conjunto de piston y cilindro con Acil

= 0,01 m

2

y mp= 101 kg contiene1 kg de agua a 20 ºC con un volumen de 0,1 m 3. Inicialmente el pistón

Agua



descansa sobre unos soportes y su superficie está abierta a la

atmosfera, P0. ¿A qué temperatura se debe calentar el agua para

levantar el piston? Si se calienta a vapor saturado, encuentre la

temperatura final, el volumen y el trabajo, 1W2

15)Un dispositivo cilindro pistón, mostrado en sus condiciones iníciales

contiene agua a 0.7 bar y 70ºc, es sometido a calentamiento hasta

alcanzar la temperatura de 240ºc. Si cuando el pistón alcanza el extremo

libre del resorte su calidad es del 4%

Determinar:

a) Distancia total recorrida por el pistón

b) Masa de agua evaporada durante el proceso

c) Masa del pistón

d) Trabajo total realizado durante el proceso

e) Tabla de propiedades (graficas P-v y T-v)

DATOS (Patm =0.98 Bar ; Dpiston= 60 cm ; k= 6980 N/mm)

Agua

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