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• Cristhofer Javier Tomalá

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TERMODINAMICA

Tarea 2

Fecha de entrega: 19-julio-2018 1.- Una máquina térmica de Carnot obtiene calor de un reservorio a una temperatura T1 y rechaza calor a otro reservorio a una temperatura T3. La máquina de ciclo directo de Carnot acciona una máquina de Carnot invertido o un refrigerador de Carnot, que absorbe calor de un reservorio a una temperatura T2 y rechaza calor a un reservorio a una temperatura T3. Si la temperatura alta T1= 600 K y la temperatura baja T2= 300 K, determine: a) la temperatura T3 tal que el calor suministrado a la maquina Q1 sea igual al calor absorbido por el refrigerador Q2. b) la eficiencia de la máquina de Carnot y el COP del refrigerador de Carnot. 2.- Un inventor afirma que tiene una maquina con las características siguientes: Límites de temperatura 750°C y 25°C Potencia desarrollada 75 kW Combustible quemado por hora 3,9 kg Poder calorífico del combustible 74500 kJ/kg Indique si su afirmación es válida o no. 3.- Una bomba de calor trabajando en un ciclo de Carnot invertido toma energía de un reservorio mantenido a 5°C y la suministra a otro reservorio en donde la temperatura es 77°C. La bomba de calor toma potencia para su funcionamiento de una maquina reversible funcionando dentro de las temperaturas mayor y menor de 1077°C y 77°C, respectivamente. Para 100 kJ/kg de energía suministrada a un reservorio a 77°C, estime la energía tomada del reservorio a 1077°C. 4.- A una máquina térmica se le suministran 300 kJ/s de calor a una temperatura fija constante de 290°C. El rechazo de calor tiene lugar a 8.5°C. Se obtuvieron los siguientes resultados: a) Se rechazan 215 kJ/s; b) Se rechazan 150 kJ/s; c) Se rechazan 75 kJ/s Clasifique cuál de los resultados reporta un ciclo reversible, un ciclo irreversible o resultados imposibles. 5.- Una maquina térmica cíclica funciona entre la temperatura de la fuente de 1000°C y la temperatura del disipador (sumidero) de 40°C. Encuentre la tasa mínima de rechazo de calor por kW de salida neta de la máquina. 6.-Una casa requiere 2*105 kJ/h para calefacción en el invierno. Una bomba de calor se emplea para absorber calor del aire frio exterior en el invierno y enviar hacia la casa. El trabajo requerido para hacer funcionar la bomba de calor es 3*104 kJ/h. Determine: a) el calor extraído del exterior; b) el coeficiente de desempeño. 7.- Considere un ciclo de refrigeración de Carnot llevado a cabo en un sistema cerrado en la región de mezcla saturada de líquido-vapor que utiliza 1.2 kg de refrigerante R-134a como fluido de trabajo. Se sabe que la temperatura absoluta máxima del ciclo es 1.5 veces la temperatura absoluta mínima y que la entrada de trabajo neto al ciclo es 35 kJ. Si el refrigerante cambia de vapor saturado a líquido saturado durante el proceso de rechazo de calor, determine la presión mínima en el ciclo. 8.- Una maquina térmica opera entre dos depósitos a 800 y 20°C. La mitad de la salida de trabajo de la maquina térmica se emplea para accionar una bomba de calor de Carnot que extrae calor de los alrededores fríos que se hallan a 2°C y lo transfieren a una casa mantenida a 20°C. Si la casa pierde calor a una tasa de 60000 kJ/h, determine la tasa mínima requerida de suministro de calor a la maquina térmica para mantener la casa a 20°C. 9.- Se propone calentar una casa en el invierno con una bomba de calor. La casa se deberá mantener en todo momento a 20°C. Cuando la temperatura ambiente exterior desciende a -10°C, se estima que la casa pierde calor a razón de 25 kW. ¿Cuál es la potencia eléctrica mínima que se requiere para accionar la bomba de calor?