DARWIN FERNEY BLANCO

Termodinámica Ingeniería Electromecánica Universidad Antonio Nariño – Tunja

Taller de cuestiones y problemas 1

1. Responda las siguientes preguntas, basado en las lecturas de los textos guía:a. ¿Por qué un ciclista adquiere velocidad en un camino cuesta abajo aun cuando no esté pedaleando?

¿Viola esto el principio de la conservación de la energía?

b. Un oficinista afirma que una taza de café frío sobre su mesa se calentó hasta 80°C tomando energía del aire circundante, el cual está a una temperatura de 25°C. ¿Hay algo de cierto en esta afirmación? ¿Este proceso viola alguna ley de la termodinámica?

c. La mayor parte de la energía térmica que se genera en el motor de un automóvil se transfiere al aire mediante el radiador por el que circula agua. ¿El radiador se debe analizar como un sistema cerrado o como un sistema abierto? Explique su respuesta.

d. ¿Cuál es la diferencia entre propiedades intensivas y extensivas?

e. ¿Para que un sistema esté en equilibrio termodinámico la temperatura y la presión tienen que ser las mismas en todas partes?

f. ¿Qué es un proceso en cuasiequilibrio? ¿Cuál es su importancia en ingeniería?

g. Defina los procesos isotérmico, isobárico e isocórico.

h. ¿Cuál es la diferencia entre la presión manométrica y la absoluta?

i. ¿Qué es la ley cero de la termodinámica?

j. ¿Cuáles son las escalas de temperatura ordinaria y absoluta en el SI y en el sistema inglés?

2. Resuelva los siguientes problemas a través de la aplicación de la primera ley de la termodinámica.

a. Determine la potencia transmitida por la flecha de un automóvil cuando el momento de torsión aplicadoes de 200 N · m y la flecha gira a razón de 4 000 revoluciones por minuto (rpm).

b. Considere un automóvil de 1 200 kg a una velocidad constante de 90 km/h sobre una carretera plana que después empieza a subir por una cuesta de 30º con respecto a la horizontal. Si la velocidad del automóvil debe permanecer constante durante la subida, determine la potencia adicional que debe suministrar el motor.

c. Un recipiente rígido contiene un fluido caliente que se enfría mientras es agitado por una rueda de paletas. Al inicio, la energía interna del fluido es de 800 kJ de calor, pero durante el proceso de enfriamiento pierde 500 kJ. Por su parte, la rueda produce 100 kJ de trabajo sobre el fluido. Determine la energía interna final del fluido e ignore la energía almacenada en la rueda de paletas.

d. Una habitación se encuentra inicialmente a la temperatura ambiente de 25ºC, pero se enciende un gran ventilador que consume 200 W de electricidad cuando está funcionando. La tasa de transferencia de calor entre el aire de la habitación y el exterior se da como = UA(Ti - To) donde U = 6 W/m2 ·°C que representa el coeficiente de transferencia de calor global, mientras, A = 30 m2 es la superficie expuesta de la habitación y Ti y To son las temperaturas del aire en el interior y el exterior, respectivamente. Determine la temperatura del aire en el interior cuando se establecen condiciones de operación estables.