Colaborativo I Termodinámica Lady.docx

1. Realice las siguientes conversiones de unidades: a. Convertir 1300BTU/lb a kJ/kg b. Convertir una cantidad de calor igual a los cuatro últimos dígitos de su cédula de BTU/h a W. c. Convertir un flujo igual al número de su grupo colaborativo de galones/min a m3/h d. Convertir un flujo de energía igual a su edad en cal/min a J/s Solución. a.

1300

BTU 2,2 lb 1,05506 KJ KJ =3023,8 lb 1 kg 1 BTU Kg

(

)(

)

b.

0307

BTU 1 h 1055,06 J J =89,972 h 3600 s 1 BTU s

(

)(

)

c.

12

gal 60 minutos minuto 1hora

30

cal 4,184 J min 1 cal

(

)(

3,785 litros 1 galón

)(

3

)

3

1m m =2,725 1000 lit ros h

d.

(

minuto )( 601segundos )=2,092 JS

2. Un sistema cerrado realiza un ciclo en el que atraviesa por cuatro estados, complete la siguiente tabla aplicando la Primera Ley de la Termodinámica.

PROCESO 1-2 2-3 3-4 4-1

Q (kJ) 850 0 -900 0

W (kJ) 700 145 0

−165

ΔU (kJ) 1550 145 -900 -165

Justificación. Proceso 1-2-

Q+W =∆ U →850 K J +7000 K J =∆ U ; ∆ U =1550 K J

Proceso 2-3.

Q+W =∆ U →0 J +145 K J =∆U ; ∆ U=145 K J

Proceso 3-4.

Q+W =∆ U →−900 K J +0 kJ =∆ U ; ∆U =−900 kJ Proceso 4-1. Como

Q=0

W =∆ U 3. Un gas se expande lentamente dentro de un cilindro desde una presión y un volumen de 500kPa y 25L 33L, si se cumple la siguiente relación: PV= c, donde c es una constante, determine el trabajo involucrado en la expansión en kJ. Solución: Se trata de un proceso donde rige la ley de Boyle, dado que la relación PV es una constante, estas podrían igualarse de la siguiente manera P1 V 1=P 2 V 2 , que indirectamente indica que la presión para este proceso es constante, el trabajo para un proceso isotérmico es:

W =nRTln

Vf P =nRTln f vi Pi

( )

( )

Necesitamos calcular la temperatura, para lo cual usamos cualquiera de los dos estados y aplicamos ley de los gases ideales. No es necesario conocer las moles.

Pv=nRT →T =

PV 500 Kpa∗25∗10−3 m3 1,5 = = k nR n Kpa∗m3 n 8,314 kmol∗k

(

)

Aplicamos la ecuación de trabajo.

W =nRTln

Vf 1,5 Kpa∗m3 25 L = ∗n∗8,314 ∗ln =−3,46 kJ vi n kmol∗k 33 L

( )

( )

4. Haciendo uso del recurso educativo TermoGraf que se encuentra en el Entorno de Aprendizaje Práctico y cuyo manejo se presentará en una webconferencia, cada estudiante deberá representar en un diagrama PV los siguientes procesos: a. Proceso isobárico b. Proceso isocórico

El fluido seleccionado y los estados iniciales y final de cada proceso serán de libre elección, luego de representarlos, se deben reportar en una tabla los siguientes valores para cada estado: o o o o

Presión Volumen Temperatura Entalpía

Solución: Fluido seleccionado: aire ideal. Diagrama PV. Tabla de datos.