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TERMODINAMICA I 3.1

Explique el significado de los siguientes términos:

 Sustancia Pura.-

 Sistema simple comprensible.-

 Punto crítico.-

 Vapor saturado.-

 Presión de saturación.-

 Liquido sub enfriado.-

 Vapor sobrecalentado.-

 Titulo.-

 Punto triple.-

 Solido saturado.-

Ing. Mecánica Eléctrica

TERMODINAMICA I

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3.2 determine la fase o fases en un sistema constituido por H2O en las condiciones siguientes y localice los estados sobre diagramas P - v y T – v adecuadamente caracterizados. a) b) c) d) e)

P= 500kpa , T=200 °C P=5Mpa , T=264 °C T=180 °C , P=0.9MPa P=20MPa , T=100 °C T= - 10 °C , P=1KPa

TERMODINAMICA I

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3.3 represente la relación presión – temperatura para mesclas bifásicas liquido- vapor del agua entre la temperatura del punto triple y la del punto crítico. Utilice una escala logarítmica para la presión, en bar y una escala lineal para la temperatura, en °C.

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3.4 Represente la relación presión – temperatura para mesclas bifásicas liquido – vapor del refrigerante 134ª en el rango de temperaturas de – 40 a 100 °C, con la presión en Kpa y la temperatura en °C. Utilice una escala logarítmica para la presión y una lineal para la temperatura.

TERMODINAMICA I 3.5

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Represente en un diagrama P – v en escala doble logarítmica lo siguiente: a) Las curvas del liquido y vapor saturados desde el punto triple al punto critico con la presión MPa y el volumen especifico en /kg. b) Las curvas de temperatura constante a 100 y 300 °C.

TERMODINAMICA I 3.6

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Determínese el titulo de las mesclas bifásicas líquido – vapor siguiente: a) a 200 °C con un volumen especifico de 0.1 b) Refrigerante 12 a 2bar con un volumen especifico 0.07 c) Refrigerante 134a a -40 °C con un volumen especifico de 0.3569

TERMODINAMICA I 3.7

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El volumen especifico del liquido y vapor saturados de nitrógeno a 100K son, respectivamente, y . Determínese el título de 22kg de una mescla

bifásica liquido vapor a 100K en un tanque cuyo valor es de 0.5

.

TERMODINAMICA I 3.8

Determínese el volumen en

, ocupado por 2Kg de

Ing. Mecánica Eléctrica a 4MPa y 420 °C.

TERMODINAMICA I 3.9 Un recipiente cerrado con un volumen de 0.18 su temperatura, en °C.

Ing. Mecánica Eléctrica contiene 1.2Kg de R12 a 10bar. Determínese

TERMODINAMICA I 3.10 Calcúlese el volumen, en -10 °C cuyo título es de 80%.

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ocupado por 2Kg de una mezcla bifásica líquido – vapor de R12 a

TERMODINAMICA I 3.26 Calcule el volumen especifico, en 1.4MPa.

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, y la entalpia especifica, en KJ/Kg, del R134a a 40 °C y

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3.27 Un deposito rígido, bien aislado, contiene 3 Kg de una mezcla bifásica liquido – vapor de a 200KPa con un titulo del 84%. Una rueda de paletas agita la mezcla hasta que el tanque solo hay vapor saturado. Los efectos de las energías cinética y potencial son inapreciables. Para el agua, determine la cantidad de energía transferida por trabajo, en KJ.

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3.28 Una mezcla bifásica liquido – vapor de , inicialmente a 1 MPa con un titulo de 90%, está contenida en un deposito rígido, bien aislado. La masa de es de 2Kg. Una resistencia eléctrica en el depósito transfiere energía al agua con una potencia constante de 60W. Determine el tiempo, en h, cuando la temperatura en el depósito alcanza 200 °C.

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3.29 En un dispositivo cilindro – pistón una masa de R12 sufre un proceso a presión constante desde un estado inicial definido por 8 bar y 50 °C hasta un estado final en el que el refrigerante es el vapor saturado. Determine, para el refrigerante, las trasferencias de calor y trabajo por unidad de masa, en KJ/Kg. Los cambios en la energía cinética y potencial son despreciables.

TERMODINAMICA I 3.30

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Calcúlese la trasferencia de calor, en KJ, para el proceso descrito por el problema 3.16.

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3.31 Calcúlese la transferencia de calor, en KJ por Kg de refrigerante, para el proceso descrito por el problema 3.20.

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3.52 2 kg de gas con una masa molecular 28 están contenidos en un depósito rígido y cerrado, que tiene instalada una resistencia eléctrica. Por dicha resistencia circula, durante 10 minutos, una intensidad de 10Amp cuando el voltaje es de 12V. Las medidas indican cuando se alcanza el equilibrio, la temperatura del gas ha subido a 40.3 °C. La transferencia de calor con el entorno supone un flujo constante de 20 W. Suponiendo comportamiento de gas ideal, Determínese el valor medio del calor específico , en KJ/Kg.K, para el gas en este intervalo de temperatura, basándose en los datos del problema.

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3.53 Un gas está confinado en uno de los lados de un depósito rígido y aislado, dividido en dos partes iguales mediante una pared interna. En otro lado se ha hecho el vacio. Del estado inicial del gas se conocen los siguientes datos: , , Se retira la pared de separación y el gas se expande para llenar todo el volumen. Considerando comportamiento de gas ideal, determine la presión del equilibrio final, en bar.

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3.54 Una masa de aire inicialmente a 0.75bar, 1000K y un volumen de 0.12 sufre dos procesos. El aire es comprimido isotérmicamente hasta la mitad de su volumen. A continuación sufre un proceso isobaro hasta que el volumen es, de nuevo, la mitad del anterior. Considerando comportamiento de gas ideal a) Represente el proceso en un diagrama P – v b) Determine el trabajo total para los dos procesos, en KJ c) Determine el calor total transferido para los dos procesos, en KJ.

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3.55 Un sistema consiste en 2Kg de inicialmente en el estado 1, donde Dicho sistema recorre un ciclo de potencia, consistente en los procesos siguientes:

,

Proceso 1 – 2: volumen cte. a . Proceso 2 – 3: expansión con Proceso 3 – 1: comprensión a presión constante. Utilizando el modelo de gas ideal y despreciando los efectos de las energías cinética y potencial, a) Represente el ciclo en un diagrama p- v b) Calcule el rendimiento térmico del ciclo.

.

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3.56 Un sistema cerrado consiste en un gas ideal con masa m y razón de calores específicos, K. si los efectos de la energía cinetica y potencial son despreciables, a) Demuéstrese que para cualquier proceso adiabático el trabajo es

b) Demuéstrese que un proceso adiabático politropico viene descrito por la ecuación el trabajo es realizado solo por una pared móvil.

si