GUA DE TRABAJO - TERMODINAMICA I.

Problema # 1.

Un gas supuestamente ideal a 300 K y 1.2 bar(a) con un peso molecular (M =27.1

Kg/Kmol) y K= 1.35 debe ser comprimido de manera de alcanzar 6 bar(a). Determine la

temperatura final a obtener cada uno de los siguientes procesos de compresin:

a) Isovolumtrico. b) Adiabtico. c) Politrpico (n = 1.4).

Problema # 2.

Un sistema cerrado contiene una sustancia

considerada como un gas ideal (R = 0.287 KJ/Kg.

K) con las caractersticas que se indican y que

desarrolla un ciclo de mquina trmica cuya

representacin en el diagrama presin

temperatura se adjunta. Determine el trabajo

neto del ciclo por unidad de masa.

Problema # 3.

Un sistema cerrado desarrolla un ciclo de mquina trmica

como lo indica el diagrama P-V adjunto, utilizando un gas

ideal de R = 0.287 KJ/Kg. K y K = 1.4. Con los siguientes

datos, P1 = 1 bar; T1 =40 C; T3 = 2400 K; v1/v2 = 16,

determine el trabajo neto del ciclo por unidad de masa.

Procesos 1-2 y 3-4 son Adiabticos.

Problema # 4.

Un dispositivo cilindro mbolo contiene un gas que

experimenta una serie de procesos, que conforman un ciclo.

Los procesos son los siguientes:

1-2 Compresin adiabtica. 2-3 Expansin a presin constante.

3-4 Expansin adiabtica. 4-1 Volumen constante.

a) Represente esquemticamente el ciclo en un diagrama P vs V. b) Encuentre el trabajo por unidad de masa neto del ciclo.

2

P

bar(a) 3

4

500

1

300

T (K)

1

3

5

1

2 3

4

P

V

Estado P (bar) V (m3/Kg) T (C)

1 1.05 3.0 x 10-3

27

2 9.83 0.6 x 10-3

290

3 9.83 1.2 x 10-3

853

4 2.75 3.0 x 10-3

515

Problema # 5.

0.35 Kg de Aire, se comporta como

gas ideal, realiza el ciclo mostrado en la

grfica. Determine el trabajo en KJ hecho

por el Aire. Proceso 1-2 isotrmico.

Problema # 6.

Un gas a 100 KPa y 0,80 m3 (estado 1) se comprime hasta un quinto de su volumen

inicial (estado 2) a lo largo de un camino dado por P.V = constante. Despus se aade calor

a presin constante hasta que se alcanza el volumen inicial (estado 3). Finalmente, el gas se

enfra a volumen constante hasta el estado 1.

a) Represente el proceso en un diagrama PV.

b) Calcules el trabajo neto del ciclo en KJ.

Problema # 7.

Un dispositivo cilindro-mbolo contiene nitrgeno (que se comporta como gas ideal)

inicialmente a 6 bar, 101 K y un volumen especifico de 0.05 m3/Kg. El gas experimenta un

proceso politrpico, donde la constante politrpica es n = 2. Si la presin final es 1.5 bar.

Determine:

a) El trabajo realizado. b) Temperatura en el estado final.

Problema # 8.

Un sistema cerrado contiene una

sustancia considerada como un gas ideal (R =

0.287 KJ/Kg. K) con las caractersticas que se

indican y que desarrolla un ciclo de mquina

trmica cuya representacin en el diagrama

temperatura-volumen especifico se adjunta.

Encuentre:

a) Diagrama del ciclo (presin-volumen especifico) y (presintemperatura).

b) el trabajo neto del ciclo por unidad de masa.

P (bar)

v (m3/Kg) 0.019

3

1.5 3

2

1

T (K)

v (m3/Kg) 0.861

500

300 4

3 2

1

2.87 1.435

Problema # 9.

Un sistema cerrado contiene gas ideal (R =

0.2968 KJ/Kg. K) con las caractersticas

que se indican y que desarrolla un ciclo de

mquina trmica cuya representacin en el

diagrama temperatura-volumen especifico

se adjunta. Encuentre:

c) Esquema del ciclo presintemperatura.

d) el trabajo neto del ciclo por unidad de masa.

c) Si la eficiencia del ciclo es un 22 %,

cuanto calor disipo el sistema (utilice la

respuesta B), En que proceso(s) disipo ese

calor ?.

Problema # 10.

Un dispositivo cilindro mbolo

contiene 2 Kg de gas ideal que

experimenta una serie de procesos, que

conforman un ciclo. Los procesos son

los siguientes:

1-2 Compresin adiabtica (K = 1.4). 2-3 Expansin Isotrmica.

3-5 Expansin adiabtica (K = 1.45). 4-1 Compresin Isobrica.

c) Represente esquemticamente el ciclo en un diagrama P-V. Encuentre el trabajo neto del ciclo en KJ.

Respuestas: 1.- 2.- WNeto = -79 KJ/Kg.

a. TFinal = 1500 K b. TFinal = 455.4 K. c. TFinal = 475.28 K.

3.- WNeto = -898.7 KJ/Kg. 4.- WNeto = -0.7934 KJ/Kg.

5.- WNeto = -385 KJ. 6.- WNeto = -191.25 KJ.

7.- a) W = -15 KJ7Kg. 8.- WNeto = -53.2 KJ/Kg.

b) T2 = 50.54 K.

T (K)

v (m3/Kg) 0.989

300

100 1

3

2

2.968

Estado P (KPa) V (m3/Kg)

1 100 1.4811

2 2500

3 845 0.437

4 100