[pic]

UNIVERSITAT JAUME I

DEPARTAMENTO DE CIENCIAS EXPERIMENTALES

TERMODINÁMICA
2º Curso de Ingeniería Industrial

PROBLEMAS

V. Compañ

Capítulo 1

Primera ley. Aplicaciones a sistemas cerrados.

1. En un dispositivo cilindro-pistón orientado según la figura, se retiene aire. Inicialmente p1=100kPa, V1= 2x10-3 m3, y la cara interna del pistón está en x=0. El muelle no ejerce ninguna fuerza sobre el pistón es 0.018 m2. El aire se expande lentamente hasta que su volumen V2=3x10-3 m3. Durante el proceso el muelle ejerce una fuerza sobre el pistón que varía con x según F=kx, donde k=16.2x10-3 N/m. No hay fricción entre el pistón y la pared del cilindro.

[pic]

Determínese la presión final del aire, en kPa, y el …ver más…

b) Raire= 409.44 °F/W.

7. Un cuerpo negro esférico de 5 cm de radio, densidad 7.5 g/cm3 y temperatura 1000 K se deja enfriar en un recinto vacío rodeado de hielo fúndente ¿ Qué tiempo tardará en reducir su temperatura a la mitad? σ = 5.67x10-8 W/m2 K4. c = 395 J/° kg. Supóngase que la variación de temperatura de la bola se emplea íntegramente en fundir al hielo.
Sol.: 7.3 min.

8. Estimar la temperatura de la Tierra, suponiendo que esta se encuentra en equilibrio radiactivo con el Sol . Supóngase que la temperatura de la superficie solar es de 6000 K, Rsol = 7x108 m y la distancia Tierra-Sol es de 1.5x1011 m. Sol.: 17 °C.

9. Se dispone de un tanque rígido dividido en dos partes iguales y separadas mediante una membrana. Al principio un lado del tanque tiene 10 kg de agua a 0.5 MPa y 25°C y el otro lado esta vacío. Quitamos la membrana de separación y el agua se expande dentro del tanque. Se deja que el agua interaccione con las paredes intercambiando calor con los alrededores hasta que la temperatura en el tanque vuelve al valor inicial de 25°C. Determine: a) el volumen del tanque. b) La presión final y c) la transferencia de calor en el proceso. Sol.: a) 0.02006 m3. b) 3.169 kPa. c) 500 J.

10. Un dispositivo cilindro-pistón contiene 50 gramos de vapor de agua saturado que se mantiene a presión constante de 0.5 MPa. Un calefactor de resistencia dentro del cilindro se activa y permite que circule una corriente de 0.5 A durante 10 minutos proveniente de