PROBLEMAS DE TERMODINÁMICA PRIMERA LEY GASES IDEALES SISTEMAS CERRADOS

1. Un tanque rígido tiene un volumen de 3.0 m3, y contiene un gas cuya masa molecular es 30, a 8 bares y 47°C. Debido a una fuga de gas, éste escapa hasta que la presión es 3 bares a 27°C. ¿Qué volumen en metros cúbicos ocupa el gas que escapó, a 1.0 bar y 22°C?
2. Un tanque contiene dióxido de carbono a 500 kPa y 40°C. En el tanque ocurre una fuga que se detecta hasta que la presión ha bajado a 340 kPa. Si la temperatura del gas era 20°C en el momento en que se detectó la fuga, determine la masa de gas que ha escapado. La masa inicial era igual a15 kg.
3. Un gas ideal que se encuentra inicialmente dentro de un aparato de pistón y cilindro a 1.5 bares y 0.03 m3, se …ver más…

La compresión isotérmica requiere 67 kJ/kg de trabajo.
a. Dibuje el diagrama P v.
b. Evalúe P, T y v en cada estado.(en kpa, K y m3/kmol)
c. Calcule el trabajo y el calor de cada proceso.(en kJ/kmol)
d. Determine el trabajo neto realizado kJ/kmol.
11. Un ciclo productor de energía usa O2 como gas de trabajo. De 1 MPa y 400 K (1) se expande el gas, a presión constante, hasta un estado(2) donde se continúa con una expansión politrópica con pv1.38 para lograr la temperatura de 400 oK (3), de donde se cierra el ciclo por un proceso isotérmico al estado inicial. Si en el proceso a temperatura constante se extraen 4000 kJ/kmol, determine:
a. El diagrama PV del ciclo
b. Los valores PVT para los tres estados.(en kPa, m3/kmol y K)
c. El calor y el trabajo asociados con cada uno de los tres procesos. (en kJ/kmol)
d. El trabajo neto del ciclo.(en kJ/kmol)
12. Un gas se expande lentamente dentro de un aparato de pistón y cilindro, en ausencia de fricción desde 0.10 hasta 0.30 m3. Es posible describir al proceso mediante P = 7.4 –40V +60V2, expresando P en bares y V en metros cúbicos.
a. ¿en qué unidades deben reportarse las constantes 40 y 60 en la expresión para P?
b. Calcular el trabajo y su dirección, en kilojoules
13. Un kg de aire es sometido a un ciclo diesel MODIFICADO que consiste de los siguientes pasos: a) Expansión politrópica con pv1.4 (1 a 2); b) Enfriamiento a volumen constante (2 a 3); c) Compresión isotérmica reversible (3 a 4) y d) Calentamiento a presión