Escuela:

Universidad Abierta y a Distancia de México (UnADM)

Carrera:

Ingeniería en Tecnología Ambiental.

Asignatura:

Termodinámica.

Facilitador:

Adán Misael Guerra Villa.

Tema:

Actividad 5. Iniciando con la aplicación de modelos.

Alumno:

Miguel Ángel Guzmán Méndez

Fecha:

20/03/13

Resuelve los siguientes problemas describiendo el procedimiento de solución. ‐

1. Una máquina térmica absorbe 360J de calor y realiza un trabajo de 25J en cada ciclo. Encuentre: a) la eficiencia de la máquina y b) el calor liberado en cada ciclo.

Datos:

Q2 = 360 J

W = 25 J

a).- e = W/Q2= 25/360 = 0.0069 = 6.9%

b).- Q liberado = Q-W 335 J

2. Una máquina realiza 220 J de trabajo en cada ciclo y tiene una eficiencia de 30% para cada ciclo de operación, a) ¿Cuánto calor se absorbe? Y b) ¿Cuánto calor se libera?

Datos:

W=220 J

n=W/Q2=30%

n=220/0.3=Calor que se absorbe=733.33 J

Q1=Q2-W =733.33-220=513.33

3. Un refrigerador tiene un coeficiente de operación igual a 5. Si el refrigerador absorbe 120 J de calor de una fuente fría en cada ciclo, encuentre: a) el trabajo hecho en cada ciclo y b) el calor liberado hacia la fuente caliente.

Cop=5

Q1=120 J

Cop=Q2/W= (W+Q1)/W

5= (W+120)/W Trabajo hecho en cada ciclo= 30 J

Q2=W+Q1 =30+120 = Calor liberado hacia la fuente=150 J

4. Cierta máquina tiene una potencia de salida de 5KW y una eficiencia de 25%. Si la máquina libera 8000J de calor en cada ciclo, encuentre: a) el calor absorbido en cada ciclo y b) el tiempo para cada ciclo.

5. El calor absorbido por una máquina es el triple del trabajo que realiza. a) ¿cuál es su eficiencia térmica? y b) ¿Qué fracción del calor absorbido se libera a la fuente fría?

Datos:

Q2 = 3 W

a).- n = W/ Q2 = 0.33 = 33%

b).- Q1 = Q2 – W = Q2 =- Q 2/3 Q2/Q1 = 2/3

6. En cada ciclo su operación, cierto refrigerador absorbe 100J de la fuente fría y libera 130 J a) ¿Cuál es la potencia requerida para operar el refrigerador si trabaja a 60 ciclos /s? y b) ¿Cuál es el coeficiente de operación del refrigerador?

Datos:

Q1 = 100J

Q2 = 130 J

a).- W = Q2 - Q1 = 30 J

P = 30 x 60 = 1800 W

b).- Cop = Q2 / W = 130/30 = 4.3

7. Una máquina absorbe 1600J de una fuente caliente y libera 1000J a la fuente fría en cada ciclo, a) Cuál es la eficiencia de la máquina? b) ¿Cuánto trabajo se hace en cada ciclo? c) ¿Cuál es la potencia de salida de la máquina si cada ciclo dura 0.3 s?

Datos:

Q1 = 1000 J

Q2 = 1600 J

a).- n = Q2 -Q1 / Q2 = 600/1600 = 0.375 = 37.5 %

b).- W = Q2 - Q1 = 600 J

c).- P = 600/0.3 = 2000

8. Una máquina térmica opera entre dos fuentes a temperaturas de 20 °C y 330°C ¿Cuál es la máxima eficiencia posible para esta máquina?

Datos

t1=20°C

t2=300°C

T1=293.15°k

T2=573.15°k

n=1-293.15/573.15=0.488=48.8%

9. La eficiencia de una máquina de Carnot es de 30%. La máquina absorbe 800J de calor por ciclo de una fuente caliente a 500K. Determine: a) el calor liberado por el ciclo y b) la temperatura de la fuente fría.

Datos:

T2= 500 K

Q2 = 800 J

n = 0.3

a).- n= 1 – Q1 / Q2 = 0.3 = 1- Q1 / 800 de donde Q1 = 560 J

b).- n= 1 – T1 / T2 o sea 0.3 = 1 – T1 / 500 de donde T1 = 350 K

10. Una máquina de Carnot tiene una potencia de salida de 150 Kw. La máquina opera entre dos fuentes a 20 °C y 500 °C a) ¿Cuánta energía calorífica se absorbe por hora? b) ¿Cuanta energía calorífica se pierde por hora?

Datos

t1 = 20°C

t2 = 500°C

T1 = 293.15°K

T2 = 773.15°K

P= 150 kW = 150000 W

1-P1/P2=1-T1/T2=1-293.15/773.15

P2 = 241.6 kW

P1 = 91.6 kW

En una hora

Q2=241.6 X 1000 X 3600=86976000 J

Q1=61.6 X 1000 X 3600=329760000 J