Ejercicios para Certamen 1 de Termodinámica
Abril de 2012
1.-Un tanque rígido y aislado cuyo volumen total es de 3.0 m 3 , está dividido en dos compartimentos iguales mediante una pared rígida y aislada. Ambos lados del tanque contienen un gas monoatómico ideal. En un lado la temperatura y presión iniciales son 200 ºC y 0.50 bar, en tanto que en el otro lado los valores corresponden a 40 ºC y 1.0 bar. En ese momento se rompe la pared divisoria y los contenidos se mezclan perfectamente. Determinar la temperatura y la presión de equilibrio final. Datos Ru del gas =
Sol: 79.8 ºC y 0.75 bar

2.-Un depósito rígido de 9 m 3 contiene nitrógeno (M N2 = 28,016 kg/kmol). El depósito está dividido en dos …ver más…

Solución: a)- 1133 J/mol; b) 1476 J/mol; -2609 J/mol.

10.-En el interior de un aparato de cilindro y émbolo se almacena oxígeno, inicialmente a 600 kPa, 200 ºC y 0.020 m 3 . El gas se expande de acuerdo con la ecuación de proceso p·V 1.2 = Cte., hasta que la temperatura alcanza 100 ºC.
Calcular a) el volumen y la presión final, b) el trabajo y calor total puestos en juego.
Sol: a) 0.0656 m 3 , 144.3 kPa; b) 12.45 kJ, 6.03 kJ.

11.- En un calentador entra metano, CH 4 , a 95 kPa y 20 ºC con una velocidad de 28 m/s. El metano sale a 90 kPa y con una temperatura de 85 ºC. Las áreas de las secciones transversales de entrada y salida del calentador son 0.80 m 2 y 0.94 m 2 , respectivamente. Determinar la velocidad de salida del metano y la transferencia de calor específico.
Solución: 30.7 m/s y 146.6 kJ/kg.

12.-Por una turbina fluyen 40 000 kg/h de vapor de agua entrando a 30 bar y 552 ºC y saliendo a 1 bar y 200 ºC. Las velocidades de entrada y salida son de 30 y 200 m/s, respectivamente. La pérdida de calor al entorno es un total de 300 000 kJ/h. Calcular la potencia de salida. ¿Podría despreciarse la potencia generada correspondiente a la variación de energía cinética? (Verifique)
Solución: 7454 kW.

13.-Considere una ducha común donde se mezcla agua caliente a 50 ºC con agua fría a 12 ºC. Si se desea suministrar una corriente permanente de agua a 30 ºC,