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• Logan

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1. ¿Es posible que una máquina térmica opere sin rechazar ningún calor de desecho a un depósito de baja temperatura? Explique. 2. ¿Cuáles son las características de todas las máquinas térmicas? 3. ¿Qué es un depósito de energía térmica? Dé algunos ejemplos. 4. La eficiencia térmica de una máquina térmica general es 40 por ciento, y produce 30 hp. ¿A qué tasa se transfiere calor en este motor, en kJ/s? 5. Una planta termoeléctrica de 600 MW, que usa, para el proceso de enfriamiento, el agua de un río cercano, tiene una eficiencia térmica de 40 por ciento. Determine la tasa de transferencia térmica al agua del río. ¿La tasa real de transferencia será mayor o menor que este valor? ¿Por qué? 6. Una máquina térmica con una eficiencia térmica de 40 por ciento rechaza 1 000 kJ/kg de calor. ¿Cuánto calor recibe? 7. Un motor de automóvil consume combustible a razón de 22 L/h y entrega a las ruedas una potencia de 55 kW. Si el combustible tiene un poder calorífico de 44,000 kJ/kg y una densidad de 0.8 g/cm3, determine la eficiencia del motor. 8. ¿Cuál es la diferencia entre un refrigerador y una bomba de calor? 9. Una bomba de calor residencial tiene un coeficiente de desempeño de 2.4. ¿Cuánto efecto de calefacción se obtiene, en Btu, cuando se suministran 5 hp a esta bomba de calor?

10. Un almacén de alimentos se mantiene a –12 °C mediante un refrigerador, en un entorno de 30 °C. La ganancia total de calor al almacén se estima en 3 300 kJ/h, y el rechazo de calor en el condensador es de 4 800 kJ/h. Determine la entrada de potencia al compresor, en kW, y el COP del refrigerador.

11. Un refrigerador doméstico con un COP de 1.2 quita calor del espacio refrigerado a una tasa de 60 kJ/min. Determine a) la potencia eléctrica que consume el refrigerador y b) la tasa de transferencia de calor al aire de la cocina.

12. Cuando un hombre regresa a su casa bien sellada en un día de verano, encuentra que su casa está a 35 °C. Enciende el acondicionador de aire, que enfría toda la casa a 20 °C en 30 minutos. Si el COP del sistema de acondicionamiento de aire es 2.8, determine la potencia que toma el acondicionador de aire. Suponga que toda la masa dentro de la casa equivale a 800 kg de aire para el cual cv = 0.72 kJ/kg · °C y cp = 1.0 kJ/kg · °C.

13. Desde una perspectiva de producción de trabajo, ¿qué es más valioso: a) depósitos de energía térmica a 675 K y 325 K, o b) depósitos de energía térmica a 625 K y 275 K? 14. Una máquina térmica opera en ciclo de Carnot, y tiene una eficiencia térmica de 75 por ciento. El calor de desecho de esta máquina se rechaza a un lago cercano, a 15 °C, a razón de 14 kW. Determine la salida de potencia del motor y la temperatura de la fuente, en °C. 15. Se afirma que la eficiencia de una máquina térmica completamente reversible se puede duplicar al aumentar al doble la temperatura de la fuente de energía. Analice la validez de esta afirmación.