EJERCICIOS UNIDAD III TERMODINAMICA IANALISIS ENERGERTICO DE SISTEMAS CERRADOS

1) Durante un proceso de expansin, la presin cambia de 100 a 900 kPa de acuerdo con la relacin , donde = 1 Mpa/m3 y es una constante. Si el volumen inicial del gas es 0.2m3, calcule el trabajo realizado por el sistema durante el proceso en KJ.2) La ecuacin de estado de un gas est dada como Donde las unidades de y son m3/kmol y kPa, respectivamente. Despus 0.5 kmol de este gas se expanden en cuasiequilibrio de 2 a 4m3 a una temperatura constante de 300 K. Con base en esta informacin determine la unidad de la cantidad 10 en la ecuacin y el trabajo efectuado durante este proceso de expansin isotrmica.3) Un tanque rgido perfectamente aislado contiene 5 kg de una mezcla saturada liquido-vapor de agua a 100 kPa. Al inicio, tres cuartos de la masa estn en la fase liquida. Una resistencia elctrica colocada en el tanque se conecta a una fuente de 110 V, y circula por la resistencia una corriente de 8 A cuando se acciona el interruptor. Con base en esta informacin determine cuanto tiempo tardara en evaporarse todo el lquido en el tanque. Muestre el proceso en un diagrama T-v respecto de las lneas de saturacin.4) Un tanque rgido que contiene 0.4m3 de aire a 400 kPa y 30 oC se conecta mediante una vlvula a un dispositivo cilindro embolo con un espacio libre igual a cero. La masa del embolo es tal que se requiere una presin de 200 kPa para levantar el embolo. Despus la vlvula se abre ligeramente y se deja que el aire fluya hacia el interior del cilindro hasta que la presin en el tanque disminuye a 200 kPa. Durante este proceso, se intercambia calor con los alrededores de modo que el aire permanece a 30 oC todo el tiempo. Con base en esta informacin planteen los balances para la primera y segunda leyes de la termodinmica, realizando las consideraciones necesarias para la aplicacin de cada modelo y determine la entropa generada en este proceso. 5) Una masa de 50 kg de cobre a 70 oC y una masa de 20 kg de hierro a 80 oC se depositan dentro de un tanque que contiene 150 kg de agua a 20 oC. Durante el proceso 600 kJ de calor se liberan hacia los alrededores durante el proceso. Con base en esta informacin plantee un balance para la primera ley de la termodinmica y realizando las consideraciones necesarias para la aplicacin de cada modelo determine la temperatura final de equilibrio. Cul sera el valor de esta temperatura si el tanque estuviera perfectamente aislado. Exprese sus resultados en K. 6) Un tanque rgido contiene un gas ideal a 40 oC que se agita mediante una hlice; esta efecta 200 kJ de trabajo sobre el gas ideal. Se observa que la temperatura del gas ideal permanece constante durante este proceso como consecuencia de la transferencia de calor entre el sistema y los alrededores que se encuentran a 25 oC. Con base en esta informacin planteen los balances para la primera y segunda leyes de la termodinmica, realizando las consideraciones necesarias para la aplicacin de cada modelo y determine la entropa generada en este proceso. Se satisface el principio de incremento de entropa durante este proceso?7) Un tanque rgido perfectamente aislado contiene 2 kg de una mezcla saturada liquido-vapor a 100 kPa. Al inicio, tres cuartas partes de la masa de estn en la fase liquida. Despus un calentador de resistencia elctrica colocado en el tanque se enciende y funciona hasta que el lquido en el tanque se evapora. Con base en esta informacin determine el cambio de entropa del vapor durante este proceso en kJ/K. 8) Un dispositivo de cilindro embolo contiene 1.2 kg de gas nitrgeno a 120 kPa y 27 oC. Despus el gas se comprime lentamente en un proceso politropico durante el cual . El proceso finaliza cuando el volumen se reduce a la mitad. Con base en esta informacin y planteando los balances para la primera y segunda leyes de la termodinmica y realizando las consideraciones necesarias para la aplicacin de cada modelo, determine la entropa generada en este proceso.