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• Luis Leonardo Saavedra Dominguez

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TERMODINÁMICA

T2 TAREA I.

DATOS INFORMATIVOS: Título Tipo de participación Plazo de entrega Medio de presentación Calificación

II.

: Primera y segunda ley de la termodinámica : Individual : Séptima semana de clase (Semana 7) : Aula virtual / menú principal / T2 : 0 a 20 – 15% del promedio final

EVIDENCIA DE APRENDIZAJE: El estudiante elabora y resuelve problemas, a partir del análisis de materia y energía de un proceso unitario de ingeniería, demostrando precisión, reacciones químicas adecuadas y corroboración de igualdad de valores en la entrada y salida del mismo.

MÓDULO 4 Bajo ciertas condiciones dentro de un laboratorio, se tiene un sistema adiabático y de presión constante parecido al que se muestra en la figura, y contiene 0,25 kg de vapor de agua a 200 kPa (absoluto) y 300 °C. La paleta recibe 51,26 kJ de trabajo de agitación. Registrando una temperatura final del vapor de 400°C. Responder las preguntas 1 y 2.

. REFERENCIAS: Grafico extraído de: https://imagui.eu/calor-wikip%C3%A9dia-a-enciclop%C3%A9dia.html

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Ejercicio 1.- Calcular el trabajo mecánico realizado (pistón) Ejercicio 2.- Calcular los cambios de energía interna y de entalpía. Ejercicio 3.- Se tiene un sistema cerrado de masa 6 kg que sigue un proceso en el que existe una trasferencia de calor del sistema al entorno con un valor de 160 kJ. Si el trabajo hecho sobre el sistema es de 80 kJ y la energía interna especifica inicial del sistema es de 500 kJ/kg, Despreciando cualquier cambio de energía cinética y potencial. Cuál es la energía interna especifica del estado final en kJ/kg. Ejercicio 4.- Si tenemos un sistema cerrado que sufre un cambio en la que su energía interna aumenta en 60 kJ y el trabajo realizado sobre él en el proceso es de 110 kJ. ¿Determinar cuánto calor cede el sistema al exterior? ∑Q-∑W=Δ𝑈 DATOS W=Trabajo

Q-110 Kj = 60Kj

Q=Calor

Q=60Kj + 110Kj

U=energía

Q=170 Kj

Rpta: El sistema cede al exterior 170 Kj. MÓDULO 5 Se recomienda homogenizar sus unidades antes de reemplazar los datos en la expresión que utilice. Ejercicio 5.- Se tiene una expansión cuasiestática y adiabática de 3 moles de oxígeno (O2), si la expansión se inicia con una presión de 8 atm y con un volumen de 15 litros hasta llegar a un volumen de 36 litros. a) ¿Determinar la presión final del gas en atm? b) ¿Cuál es la temperatura inicial? c) ¿Cuál es la temperatura final? Datos

Resolucion

El oxigeno se considera gas ideal aplica PV-n°RT P=Presion V=Volumen n°=Numero de Moles R=Constante de Bolftman(1.39*1023 J/K ) T=Temperatura Vol inicial Vi=15 L =0.015 𝑚3

Ti=( n°* R)/Pi *Vi) Pi=8 atm=810.600 Pa Ti= (18.068*1.39*1023 J/K)/(810.600Pa)(0.015𝑚3 ) Ti=484.19 K Tf=𝑇𝑖

Vol final Vf=36 L =0.036 𝑚3 T i= ¿? Tf=¿? Pf=¿?

(

𝑉𝑖 ) 𝑉𝑓

=484.19k*((0.015𝑚3 /(0.036𝑚3 ) =311.13 K Pf= (n°R Tf)/Vf Pf=(18,066x1028x1023 J/K)/(0.036𝑚3 )

Pf=8268 Pa Pf=0.0815 atm

Rpta: A)La presión final del gas es 0.0815 atm B)La temperatura inicial es 484.19 K

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C)La temperatura final es 311.13 K Ejercicio 6.- Se tiene una expansión isotérmica y reversible de 3 moles de oxígeno (O2) desde 1050 kPa hasta 250 kPa a temperatura constante de 30oC. Calcular el trabajo efectuado en dicho proceso. Pv=Nrt W=nR*T*Ln(V2/V1) Datos N=3mol=0.003 Kmol Ru=8.314 Kj/Kmol*K T=30°=303K P1=1050 Kpa P2=250 Kpa Sustituyendo en la ecuación 1050*V1=0.003*8.314*303 V1=0.00719754 m3 250*V2=0.003*8.314*303 V2=0.03022 W=0.003*8.314*303*Ln(0.007197/0.03022) W=10.843694 Ejercicio 7.- Considerando que se realiza un proceso adiabático con un gas ideal en el motor de un automóvil, si durante el tiempo que dura la compresión, la presión aumenta de 450 psi a 750 psi. ¿En qué factor cambia el volumen y qué factor cambia la temperatura? MÓDULO 6 Te recomiendo que homogenices sus unidades antes de reemplazar los datos en la expresión que utilices. Ejercicio 8.- Tenemos una máquina termodinámica que funciona con base en el ciclo de Carnot. Produciendo 80 kW si trabaja entre las temperaturas de 850 °C y de 150 °C. Determinar el valor de su eficiencia y el calor suministrado.

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Ejercicio 9.- Contamos en nuestro laboratorio con una máquina con una potencia de salida de 8 kW y mantiene una eficiencia de 20%. Si nuestra máquina libera 8500 J de calor en cada ciclo que realiza, encuentre: cuánto calor absorbe en cada ciclo y en qué tiempo lo hace.

Ejercicio 10.- En cierto taller se tiene un acople de dos máquinas de Carnot, donde la primera máquina opera entre los reservorios de 1100K y 700K y la segunda maquina entre 700K y 350K. Si se conoce que el primer reservorio suministra 1600 J de calor al sistema. Determine el valor del trabajo de cada máquina y el trabajo total del sistema.

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III.

INDICACIONES Para la elaboración del informe se debe considerar: 1. El contenido de los módulos 4, 5 y 6 revisados en la unidad. 2. Condiciones para el envío:  El documento debe ser presentado en archivo de Ms. Word (.doc).  Grabe el archivo con el siguiente formato: T2_(nombre del curso)_Apellidos y nombres completos Ejemplo: T2_ termodinámica _Nuñez Gutierrez Carlos Alejandro 3. Extensión del trabajo: La extensión mínima será de 3 y máxima de 5 páginas (caras). 4. Asegúrese de enviar el archivo correcto y cumplir con las condiciones de envío, de lo contrario, no habrá opción a reclamos posteriores. NOTA: Si el/la estudiante comete cualquier tipo de plagio su puntuación automática será cero (0).

IV.

ANEXOS: 1. El trabajo de desarrollo se elabora según el formato establecido: Módulos 4, 5, 6 Lectura de contenidos Tablas de conversiones Tablas termodinámicas Referencias bibliográficas

V.

RÚBRICA DE EVALUACIÓN: La asignación del puntaje máximo a cada criterio es aplicable si este se cumple a nivel satisfactorio. El docente del curso determina el puntaje de cada ítem de acuerdo a su juicio de experto.

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CRITERIOS

Criterio (Aplica para cada ejercicio)

ESCALA DE CALIFICACIÓN POR MEJORAR 1 puntos

EXCELENTE 2 punto Identifica correctamente todos los datos según el tipo de ejercicio, presentando orden, claridad y organización. Realiza el procedimiento adecuado y obtiene el resultado exacto.

Identifica correctamente algunos datos según el tipo de ejercicio, presentando orden, claridad y organización. El procedimiento es aceptable pero no obtiene el resultado exacto.

DEFICIENTE 0 puntos

PUNTAJE

No identifica correctamente los datos según el tipo de ejercicio, no presenta orden, claridad y organización. El procedimiento no es aceptable y obtiene el resultado inexacto.

CALIFICACIÓN DE LA TAREA

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