Correción Lady Termo.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 2,2𝑙𝑏 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 3,785 𝑙𝑖𝑡𝑟𝑜𝑠 1𝑚3 𝑚3 ( )( )( ) = 2,725 𝑚𝑖𝑛𝑢𝑡𝑜 1 ℎ𝑜𝑟𝑎 1 𝑔𝑎𝑙ó𝑛 1000 𝑙𝑖𝑡𝑟𝑜𝑠 ℎ

d. 30

𝑐𝑎𝑙 4,184 𝐽 1 𝑚𝑖𝑛𝑢𝑡𝑜 𝐽 ( )( ) = 2,092 𝑚𝑖𝑛 1 𝑐𝑎𝑙 60 𝑠𝑒𝑔𝑢𝑛𝑑𝑜𝑠 𝑆

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

Q (kJ)

W (kJ)

ΔU (kJ)

1-2

850

0

850

2-3

0

145

145

3-4

-900

0

-900

4-1

0

−𝟏𝟔𝟓

-165

Justificación. Proceso 1-2𝑄 + 𝑊 = ∆𝑈 → 850𝐾𝐽 + 7000𝐾𝐽 = ∆𝑈 ; ∆𝑈 = 1550𝐾𝐽 Proceso 2-3. 𝑄 + 𝑊 = ∆𝑈 → 0𝐽 + 145𝐾𝐽 = ∆𝑈 ; ∆𝑈 = 145𝐾𝐽 Proceso 3-4. 𝑄 + 𝑊 = ∆𝑈 → −900𝐾𝐽 + 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 𝑉1 = 𝑃2 𝑉2 , que indirectamente indica que la presión para este proceso es constante, el trabajo para un proceso isotérmico es:

𝑉𝑓 𝑃𝑓 𝑊 = 𝑛𝑅𝑇𝑙𝑛 ( ) = 𝑛𝑅𝑇𝑙𝑛 ( ) 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 500𝐾𝑝𝑎 ∗ 25 ∗ 10−3 𝑚3 1,5 = = 𝑘 𝐾𝑝𝑎 ∗ 𝑚3 𝑛𝑅 𝑛 𝑛 (8,314 ) 𝑘𝑚𝑜𝑙 ∗ 𝑘

Aplicamos la ecuación de trabajo. 𝑉𝑓 1,5 𝐾𝑝𝑎 ∗ 𝑚3 33𝐿 𝑊 = 𝑛𝑅𝑇𝑙𝑛 ( ) = ∗ 𝑛 ∗ 8,314 ∗ 𝑙𝑛 ( ) = 𝟑, 𝟒𝟔 𝒌𝑱 𝑣𝑖 𝑛 𝑘𝑚𝑜𝑙 ∗ 𝑘 25𝐿

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.