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Lic. En Ingeniería Mecatrónica Termodinámica aplicada

Práctica 1: SI y Escalas de temperatura Lea el Capítulo 1 Introducción y conceptos básicos del texto sugerido Termodinámica De Cengel & Boles. Conteste las siguientes secciones: Sección 1: Termodinámica 1. Un oficinista dice que una taza de café frío en su escritorio se calentó hasta 80 °C, al tomar energía del aire que lo rodea, que está a 25 °C. ¿Hay algo de verdad en su aseveración?¿Viola ese proceso alguna de las leyes de la termodinámica? Todo lo que dijo el oficinista es incorrecto, ya que las leyes de la termodinámica dicen que el calor va de aquel con mayor temperatura al de menor temperatura, por lo tanto el aire no puede calentar el café. Esto viola la segunda ley de termodinámica

Sección 2: Masa, fuerza y unidades 1. Un hombre pesa 210 lbf en un lugar donde g = 32.10 pies/s2. Determine su peso en la Luna, donde g = 5.47 pies/s2.

32.10 pies/s2– 210 lbf 5.47 pies/s2 – x x=35.78 lbf 2. Una piedra de 3 kg es lanzada hacia arriba con 200 N de fuerza, en un lugar donde la aceleración gravitacional local es 9.79 m/s^2. Determine la aceleración de la piedra, en m/s^2. ○ Resuelva el problema numéricamente en Matlab o Python. Imprima la solución completa, incluyendo los resultados numéricos con unidades correspondientes.

.W= mg= (3kg)(9.79m/s2)[1N/1kg*m/s2]= 29.37N NFnet=Fa-Fb= 200-29.37= 170.63N NA= F/m= 170.63 N/ 3 kg [1kg*m/s2/1N]= 56.87 m/s2

3. Una resistencia de calentamiento de 4 kW en un calentador de agua trabaja durante dos horas para elevar la temperatura del agua al nivel deseado. Determine la cantidad de energía eléctrica que se usa, tanto en kWh como en kJ. 𝐸𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖𝑎 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = 𝐸𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖𝑎 𝑝𝑜𝑟 𝑢𝑛𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒 𝑡𝑖𝑒𝑚𝑝𝑜 ∗ 𝐼𝑛𝑡𝑒𝑟𝑣𝑎𝑙𝑜 𝑡𝑖𝑒𝑚𝑝𝑜 = 4𝐾𝑤 ∗ 2ℎ = 8𝐾𝑤 − ℎ En KJ 1 𝐾𝐽⁄𝑠𝑒𝑔 3600𝑠𝑒𝑔 𝐸𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖𝑎 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = 4𝐾𝑤 ∗ 2ℎ ∗ ( )∗( ) 1ℎ 1𝐾𝑤 = 28.8𝑥103 𝐾𝐽 4. Para que un sistema esté en equilibrio termodinámico ¿deben ser iguales la presión y la temperatura en todos sus puntos? La temperatura sí, pero la presión no.

5. Defina los procesos isotérmico, isobárico e isocórico.



Isotérmico: Es aquel durante el cual la temperatura (T) permanece constante.



Isobárico: Es aquel en la que la presión (P) permanece constante.



Isocórico: E aquel donde el volumen especifico (V) permanece constante.

6. ¿Cuál es el postulado de estado? Es el estado de un sistema simple compresible está completamente especificada por dos propiedades intensivas independientes

Sección 3: Temperatura 1. ¿Cuál es la ley cero de la termodinámica?

Establece que si dos cuerpos se encuentran en equilibrio térmico con un tercero, están en equilibrio térmico entre sí, es decir que si un objeto caliente tiene contacto (o incluso sin tener un contacto) con otro frio ambos evolucionan hasta que sus temperaturas se igualan.

2. La temperatura en el interior del organismo de una persona saludable es 37 °C. ¿Cuánto es en kelvin?

Solución: Ecuación a utilizar:

T (K)  273.15  T (C)

Tinterna de la persona = 273.15 + 37 = 310.15 K

3. ¿Cuál es la temperatura del aire calentado a 150 °C en °F y en R? R=303°F Y 761.67 R

4. La temperatura de un sistema aumenta en 45 °C durante un proceso de calentamiento. Expresa en kelvin ese aumento de temperatura.

T (k) =T (°𝐶 ) = 45 k

5. La temperatura del aire ambiente en cierta ubicación se mide como –40 °C. Exprese esta temperatura en unidades Fahrenheit (°F), Kelvin (K) y Rankine (R).   

Fahrenheit: °𝐹 = (°𝐶 ∗ 1.8) + 32 °𝐹 = −40 Kelvin: 𝑘 = °𝐶 + 273.15 𝐾 = 233.15 Rankine: 𝑅 = (°𝐶 ∗ 1.8) + 491.67 𝑅 = 419.67