Problemas de Termodinmica

7/26/2019 Problemas de Termodinmica

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CAJA NEGRA

Figura P4-1

1. PROBLEMAS

1.1.(a) Escribir el balance de energa completo de la primera ley rea el

sistema de la !g"ra P#$1.

(b) Si la caja negra es un compresor que opera en estado estacionario las corrientes 2 ! son agua re"rigerantes en tanto que las 1#$ % son el "luido de trabajo (lascorrientes $ % est&s a di"erentes presiones)# red'case el balance de energa a su"orma m&s simple*

1.2. (U+PV+

u2

2gc

+gh

gc

)mentrante

(U+PV+ u

2

2gc

+gh

gc

)msaliente

+

QW = (U+ u2

2gc+

gh

gc )m sisd

Reducir el enunciado matem&tico de la primera le de la termodin&mica a su "orma m&ssimple posible para aplicaci+n a cada uno de los procesos sistemas siguientes,(a) -n troo de acero caliente que se sumerge s'bitamente en agua "ra. sistema, el troo

de acero*(b) Agua "ra que se calienta en los tubos de un intercambiador de calor# "lujo /oriontal

a 0elocidad constante. sistema, los tubos el agua que contienen*(c) -n cuerpo en cada libre que pasa por un incremento di"erencial de altura. sistema,

el cuerpo*(d) apor que "lue continuamente por una tobera /oriontal aislada. sistema, la tobera

su contenido*(e) gual que en (d). sistema, 1lbmde 0apor en "lujo*(") -n globo de cauc/o que se in"la. sistema, el cauc/o*(g) -n acumulador que se descarga a tra03s de una resistencia. sistema, la resistencia*(/) -n autom+0il que acelera en pa0imento liso a ni0el (sup+ngase sin roamiento).

sistema, el autom+0il*

(i) -n molino de 0iento sin roamiento que acciona a un generador el3ctrico. sistema, elmolino de 0iento*


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(j) -na bola de tenis que se deja caer desde la altura del /ombre rebota en una acera/asta que "inalmente queda en reposo. sistema, la bola de tenis*

(4) -na bala penetra en una bola de jugar bolos que rueda sin roamiento sobre unasuper"icie /oriontal# sistema, la bola*

(l) Se en"ran 0apores de aceite caliente a 0elocidad constante en"riando agua en unintercambiador de calor de doble tubo /oriontal que est& bien aislado. sistema, elintercambiador su contenido*

(m) -n pesado bloque de acero de deslia lentamente por un plano inclinado /asta que sedetiene. sistema, el bloque*

(n) 5or un agujero del "ondo de un tanque cerrado# gotea agua lentamente. sistema, eltanque su contenido*

(o) -n gas est& con"inado en un cilindro 0ertical dotado de un pist+n sin roamiento,sobre el pist+n /a un espacio 0aco* El pist+n se ele0a a medida que se calienta elcilindro. sistema, el gas*

(p) 6o mismo que en (o). sistema, el gas el pist+n*(q) gual que en (p) sal0o que el espacio sobre el pist+n no est& al 0aco*

(r) 7lue agua continuamente por un tubo largo /oriontal. sistema, el tubo sucontenido*

(s) 7lue gas lentamente a un tanque aislado que estaba inicialmente al 0aco. sistema,el tanque su contenido*

(t) 8os bloques de metal# aislados del resto del uni0erso e inicialmente a temperaturasdi"erentes# se ponen en contacto /asta que se igualen sus temperaturas. sistema, elbloque caliente*

(u) gual que en (t). sistema, el bloque "ro*(0) gual que en (u). sistema, ambos bloques*(9) -n tanque de compensaci+n regula una tubera de aire comprimido* 6a presi+n de la

tubera comiena a descender entonces durante 0arios minutos "lue aire

lentamente del tanque. sistema, el tanque*(:) gual que en (9). sistema, todo el aire que queda en el tanque al detenerse el "lujo*

1.%.&n gas '"e est a temperat"ra *"ye en "n t"bo (+ig"ra P#$%). Se

des,a "na pe'"e-a cantidad a "n cilindro al ,aco. La deri,acin

contin/a 0asta '"e la presin en el tan'"e sea ig"al a P la presin en

el t"bo. Si el cilindro est per2ectamente aislado y si el gas es per2ecto

(3on 3py 3,independientes de la temperat"ra y de la presin) 0allar

la temperat"ra '"e reina en el cilindro al t4rmino del proceso

,ali4ndose de dos en2o'"es di2erentes5

(a) Sup+ngase que el cilindro su contenido constituen en un sistema abierto*(b) Sup+ngase que la masa ; de gas que /abr& al "inal en el cilindro constitue en

sistema cerrado*


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1.#.6apor a alta presin a "na ,elocidad de 1. lbm70r a presin y

temperat"ra iniciales de 8 psia y 9:+ respecti,amente se e;pande

en "na t"rbina para prod"cir traban de 1. Bt"70r. &na pe'"e-a parte del

nitrgeno de salida de la t"rbina se pasa por "na ,l,"la de

estrang"lacin y se descarga a la presin atmos24rica. Se p"ede omitir

2

Entrante

$

Fi ura P4.4


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FIGURA 9.4-8

la ,ariacin de la ,elocidad al pasar por la ,l,"la. 3"l es la

temperat"ra de la corriente '"e sale de la ,l,"laC

1.9.&n tan'"e aislado contiene inicialmente 8 ?g de ,apor y ag"a a %8

bar. El cinc"enta por ciento del ,ol"men del tan'"e est oc"pado porl'"ido y el resto por ,apor. Se sacan lentamente el tan'"e = ?g de

,apor libre de 0"medad de modo '"e la presin y la temperat"ra sean

siempre "ni2ormes en todo el tan'"e. Anali>ar c"idadosamente la

sit"acin y calc"lar la presin en el tan'"e desp"4s de sacar los = ?g

de ,apor.

1..&n cilindro bien aislado dotado de "n pistn sin ro>amiento contena

inicialmente = lbm de ag"a l'"ida y 1 lbm de ,apor de ag"a a "na

presin de = psia (+ig"ra #..) La ,l,"la de la t"bera de ,apor se

abre y se admiten en el cilindro 8 lbm de ,apor recalentado a =8 psia.Se cierra la ,l,"la y el contenido del cilindro se deamiento y contiene 1 ?g de ,apor a =9 :3 y bar. &na t"bera ,a

desde el 2ondo del cilindro a "n tan'"e aislado de = m% y '"e


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=ubera de 0ap

= !>> B7# 5 2>> psia

aire

=rabajo del eje

6umbrera

Figura 94-11

contiene inicialmente 8 ?g de ,apor a % bar. Se abre "na ,l,"la y el

,apor *"ye lentamente al tan'"e 0asta '"e las presiones del tan'"e y

del cilindro se ig"alan en c"yo momento se cierra la ,l,"la. Se p"ede

admitir '"e el ,ol"men de la t"bera es insigni!cante y '"e no 0ay

trans2erencia de claro a tra,4s de la ,l,"la.

a) ?Cu&ntas libras de 0apor "luen al tanque@b) ?Cu&l es la temperatura "inal en el tanque@c) Calcular # D U (todas en J) tomando como sistema (1) la atm+s"era# (2) el

pist+n# ($) el pist+n la atm+s"era (%) todo el 0apor* 8eterminar H de dosmanera distintas*

d) ?Cu&l es la energa interna (1) del 0apor en el tanque en las condiciones iniciales@ (2)?del 0apor que est& inicialmente en el cilindro que 0a "luir en el tanque@ ($) ?del0apor en el tanque en las condiciones "inales@

1.11.&n cilindro aislado de = 2t%contiene "n pistn (,ol"men insigni!cante)

"nido a "n rbol como se ,e en la !g"ra P#$11. El pistn est

inicialmente en el e;tremo i>'"ierdo del cilindro '"e contiene aire a 1

atm. Se abre la ,l,"la y entra a ,apor al cilindro '"e 0ace mo,er el

pistn 0acia la derec0a. 3"ando el pistn toca por primera ,e> el

e;tremo derec0o del cilindro se cierra la ,l,"la en c"yo momento se

0a e2ect"ado "n traba


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ciento y la ,ariacin de ,elocidad es insigni!cante calc"lar la cantidad

de trabaado por 1 ?g de ,apor '"e *"ye a tra,4s de la t"rbina.1.1%.El escape de ,apor de "na t"rbina se ,a a "tili>ar en "n proceso

'"mico. Se s"ministra a la t"rbina ,apor a 18 bar y =D :3 se pierden

D M@ de calor por ?g de ,apor s"ministrado y el traba


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5 ! atm= 2>> B7

Figura P4-17

5ist+n cuando5 1 atm aco

Cerrojo

1. 2t%de capacidad y cada "no contiene 1. lbm de ,apor y

ag"a. La primera caldera registra "na presin de = lb7 in =. Absol"ta

pero debido a "n error se la conecta a la seg"nda caldera c"ando la

presin en esta /ltima es slo de 98 lb7in=. Absol"tas.3"l ser al presin en el sistema "na ,e> alcan>ado el e'"ilibrio si

se s"pone '"e no se saca ,apor '"e no se a-ade calor al sistemad"rante el cambio y '"e no 0ay intercambio de calor entre el c"erpo

de la caldera y s" contenidoC

1.19.(a) &n mol de gas est con!rmado de "n lado de "n pistn a 8 atm y

= :+ como se m"estra en la !g"ra P#$19. Si el pistn tiene "na masa

de 1 lbm y el gas se e;pande adiabticamente y de modo re,ersible

calc"lar la ,elocidad del pistn c"ando la presin 0a cado a 1 atm.

S"pngase '"e el gas es per2ecto con 3pJ D Bt"7lb$mol :+.(b) K"4 traba


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!*2* Se suministra 0apor a %F> psia H>B7 a una turbina re0ersible bien aislada *6a turbinadescarga a %1 psia # el 0alor del escape 0a directamente a los serpentines decalentamiento de un e0aporador donde se condensa el 0alor *El lquido condensado de losserpentines cale"actores se capta ( o sea que se /ace pasar por una trampa que solopermite pasar liquido ) a %> psia "lue desde este colector a un cilindro abierto dondese pasa para "ines de una balance de energa en el e0aporador *6a presi+n atmos"3rica esde 1%# psia se puede suponer que el lquido condensador sale del e0aporador a 212B7*

(a) psia !>>B7 ) con una 0&l0ula de estrangulaci+n adiab&tica /asta la presi+n necesaria luego en"riando /asta la condici+n de calidad o de recalentamiento que senecesite *?u3 cantidad mnima de calor /abra que e:traer del 0aporestrangulado (Itu /r ) para alcanar las condiciones que se requiere del 0aporpara el proceso @

(c) Si la e:pansi+n de (a) "uera adiab&tica re0ersible* ?u3 recalentamiento de0eratener originalmente el 0apor para asegurar que /aa liquido en el escape de la

turbina a 2> psia si la presi+n original es 2K> psia @

!*%* Se suministra a una turbina K$> gs de 0apor a K1 bar %$H BC *6 a presi+n de escapees ! bar *-na muestra de 0apor de escape se pasa por un calormetro de estrangulaci+nadiab&tica * donde se e:pande a la presi+n atmos"3rica a una temperatura de11!BC *6as p3rdidas de calor de la turbina se estiman en %1*2 :1>$J s* @ ?Cu&ntotrabajo est& /aciendo la turbina@ 8emu3strense si /a algunas perdida de trabajo en laturbina*


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!*!* 6os dos cilindros en la 7igura 5!L! est&n en una caja aislada que tiene un tabiqueaislante amo0ible C* Ambos cilindros est&n dotados de pistones pesados sin raonamiento del "t2de secci+n de cada uno El espacio A contiene l lbmde 0apor de agua saturado de!>> psia %! B7 El espacio I contiene !> lbmde agua lquida saturado a !> psia 2HlB7 Se retira la participaci+n C luego se la 0uel0e a poner cuando el 0olumen en elespacio A sea la mitad de su 0alor original *suponiendo que la capacidad calor"ica de losmateriales de construcci+n es insigni"icante# /allar *D * Uy S 5ara,

(a) el 0apor en el espacio A como sistema*(b) El lquido en el espacio I como sistema*(c) Ambos pistones los "luidos es ambos cilindros como sistema*

!*K* 6as maniobras para dirigir una capsula espacial orbital se logran mediante pequeMoco/etes en empuje montados al costado de la capsula *En un diseMo tpico se alimentauna c&mara de combusti+n con /idrogeno o:geno lquido all se combina para"ormar 0apor caliente* El 0apor se e:pande luego en una tobera produce el empeguenecesario *-n co/ete de 0apor de este tipo* en el cual entra 0apor a la tobera a >> psia H>> B7 que se est& diseMando se someter& a pruebas en tierra la tobera descarga su0alor de escape a 1! psia *

(a) ?Cu&l es la 0elocidad de salida del 0apor@

(b) Si la tobera tiene una secci+n de salida del ln2 @ ?Cu&l es el "lujo 0olum3trico del0apor a la atmos"era ( en "t 2 sec )@

(c) ?Cu&l es el caudal de 0apor que "lue por la tobera (en lbm sec)@

Se puede /acer las siguientes suposiciones,

(1) El "lujo de 0apor por la tobera es adiab&tico re0ersible (lo cual se con"irma pore:perimento)

(2) 6a 0elocidad del 0apor que entra ala tobera es insigni"icante en comparaci+n con la0elocidad del 0apor del escape


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($) El "lujo dentro de la tobera es unidimensional# as que solamente se necesita unacomponente de 0elocidad en el balance energa*

!** Se lanan a0iones de porta0iones mediante catapulta de 0apor como se muestra en la"igura 5SL 6a catapulta es un cilindro bien aislado que contiene 0apor est& dotado deuna posici+n sin raonamiento* El pist+n est& unido al a0i+n por un cable *Ale:pandirse el 0apor # el mo0imiento del pit+n causa el mo0imiento del a0i+n *-n modelode catapulta necesita K>> lbmde 0apor a 2*>>> psia H>>B7 que se e:panden a !> psia *?Sera esta catapulta adecuada para acelerar un a0i+n de caa de $>Lton desde el respeto/asta los 2>> mp/ @ Omtanse la masa del pist+n de los cables de cone:i+n as comotambi3n el empuje producido por los motores del a0i+n*

!*H* 7lue 0apor por un tubo de lLlm *A la entrada del tubo el 0apor est& a 2%> psia K>> B7 la 0elocidad es de H> "t seco A la salida del tubo# la presi+n es de K> psia * 6asp3rdidas de calor a loa largo del tubo # se estiman en !> Itu lbmde 0apor que "lue *Ala salida del tubo el 0apor entra a una tobera bien aislada re0ersible * El 0apor sale dela tobera saturado a la presi+n atmos"3rica*

(a) 8eterminar las condiciones del 0apor que entra ala tobera*(b) ?Cu&l es la 0elocidad del 0apor que sale de la tobera@

-tiliar los mismos supuestos en el problema !*K en cuanto al "lujo por la tobera*


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!*F* En una "&brica qumica se somete a e0aporaci+n una soluci+n de sales org&nicas# al %>por ciento /asta que queda una soluci+n al H> por ciento (porcentaje en masa)* 6as salesorg&nicas solo producen una ele0aci+n mu pequeMa del punto de ebullici+n* ue sepuede considerar insigni"icante *El condensador opera la manera de la presi+n que latubera de 0apor que 0a al condensador sea equi0alente a una temperatura de 1$> B7* Enel momento presente el 'nico 0apor de que se dispone para esta operaci+n es el que0iene directamente de la caldera* Como los tubos de en el e0aporador no pueden resistirpresiones ele0adas # el 0alor de la caldera se estrangula /asta 1> psig antes de entrar ale0aporiado *-n "abricante de tubo e:pensares Lcompresores sugiere mejorar laeconoma en 0apor instalado una de sus m&quinas indicadas por las lneas de traos en

la "igura 5S*F*Calcula lo a/orrado en 0apor de la caldera por libra de soluci+n tratada siel turbo e:pansorLcompresor opera con un rendimiento del H> por ciento ( con base enoperaciones adiab&tica ) en ambos e:tremos *

!*1>* Se 0a utiliar 0apor a baja presi+n de 1>> psia %>> B7 para lle0ar un tanque aisladocon pist+n m+0il cua "uera resistente es equi0alente a !>> psia *Se utilia uncompresor adiab&tico para aumentar la presi+n de 0apor de 1>> a !>> psia # como seindica en la "igura 5SL1>*Si el tanque esta 0aco inicialmente el compresor opera al> por ciento de rendimiento *? cu&l ser& la presi+n "inal en el tanque cuando su0olumen sea 1> "t $# cuanto trabajo se /abr& suministrado al compresor @


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!*11* Se desea determinar el 0olumen desconocido de un tanque (tanque I ) en un procesoqumico complejo ("igura 5SL11) *No es posible medir directamente el 0olumen deltanque ni pesar su contenido #pero el tanque I se e0acuar luego conectador a otrotanque ( tanque A ) de 0olumen conocido que contiene los dos tanques son de 0olumeninsigni"icante que est&n per"ectamente aisladas ) *6a 0&l0ula que conecta los dostanques se abre # se deja que las presiones en los tanques se equilibrenrapadoramente * Se cierra entonces la 0&l0ula (antes de que pueda /aber tras"erencia decalor) se mide la presi+n en uno de los tanques* E:plicar c+mo se determina el 0olumen

del tanque I

!*12* Se /ace circular agua un reactor nuclear (7igura 5!L12)# Sale a 1*!>> psia !>>B" (comoliquido) *El agua a un e0aporador instant&neo que opera a $>> psia * El 0alor dele0aporador se utilia para accionar una turbina (adiab&tica re0ersible )*El condensadoropera ala l psia *Se mecla agua del condensador del e0aporador se /ace circular denue0o (sup+ngase que todo el equipo est& bien aislado que las cadas de presi+n en lastuberas son insigni"icantes *) 5ara agua lquida a 1*!>> psia !>>B7#/ %H*!$ Itu lbms >*KH! Itu lbmB7 *Estado de re"erencia , / s > para agua lquida saturada a $2B7*

(a) ?Cu&nto 0apor (en libra) entra a la turbina por de agua que sale del reactor@


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(b) ?Cu&nto trabajo se obtiene de la turbina por de agua que sale del reactor@

!*1$* Se est& ensaando una turbina de 0apor despu3s de instalar en una planta de 0apor deuna re"erencia *El 0apor a 1*>>> psia se genera en una caldera se alimenta a laturbina *5oco antes de entrar el 0apor a la turbina *Se deri0a una pequeMa porci+n a tra03sde una 0&l0ula de estrangulaci+n bien aislado se /a e:pandido a 2>*> psia *6atemperatura del 0apor estrangulado resulta ser %>B7 *6a porci+n no estranguladas del0apor pasa a la turbina indicada donde se e:pande adiab&ticamente a 2> psia *6aspruebas en el 0apor de escape de la turbina indica que es 0apor saturado *

(a) Cu&l es la temperatura del 0apor que entra a la turbina(b) Cuanto trabajo se recupera del 0apor que entra a la turbina(c) Cu&l es el rendimiento de la turbina

!*1%* -n cilindro aislado est& dotado de un pist+n que "lota libremente contiene l lb m de0apor a 12> psia ciento de calidad # el espacio encima del presi+n contiene aire paramantener la presi+n sobre el 0apor ("igura 5!L1% )*Se /ace entrar m&s aire en la c&marasuperior "orando /acia abajo el pist+n aumentando la presi+n del 0apor /asta que el 0aportenga calidad del 1>> por ciento*

(a) 8eterminar la presi+n de 0apor al 1>> por ciento de calidad*

(b) ue trabajo /a de /acerse sobre el 0apor durante la compresi+n


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!*1!* El ciclo que se 0e en la "igura 5!L1!se utilia para con0ertir energa t3rmica ( en "ormade calor tras"erido a la cadena Lrecalentador ) en el trabajo P Se supone que la turbinaopera adiab&ticamente re0ersiblemente que en el trabajo consumido por la bombaes pequeMa # de manera que /e/d*

5ROI6E;AS,

1*1 En un ciclo de re"rigeracion que sigue el ciclo in0erso de Carnot "unciona entre 2 Hbar se utilia re"rigerante 1$%Q como "luido de trabajo* En el condensador del "lujo pasade 0apor saturado a lquido saturado* 8etermnese (a) el CO5# (b) la calidad del "lujo quesale del e0aporador# (c) el trabajo suministro al comprensor# en 4J4g# (d) el "lujom&sico si en el e0aporador se suministran 12> 4Jmin*


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1*2 -na maquina "rigor"ica "unciona seg'n un ciclo in0erso de Carnot entre unastemperaturas del e0aporador el condensador de P% $2C respecti0amente* El "luido detrabajo es re"rigerante 1$% que pasa de 0apor saturado a liquido saturado al atra0esar elcondensador* 8etermnese (a) el CO5# (b) la calidad del "luido al "inaliar el proceso dee:pansi+n# (c) el trabajo de entrada al comprensor# en 4J4g (d) el "lujo m&siconecesario si la potencia de entrada al comprensor es 24D*

1*$ -na maquina "rigor"ica "unciona seg'n un ciclo in0erso de Carnot entre unastemperaturas del e0aporador el condensador de > 2HCC respecti0amente* El "luidode trabajo es re"rigerante 1$% que pasa de 0apor saturado a liquido saturado al atra0esarel condensador* 8etermnese (a) el CO5# (b) la calidad del "luido al "inaliar el proceso dee:pansi+n# (c) el trabajo de entrada al comprensor# en 4J4g# (d) el "lujo m&siconecesario en 4Jmin# si el calor suministrado al "luido en el e0aporador es 1!> 4Jmin*

1*% En un ciclo de re"rigeraci+n que sigue el ciclo in0erso de Carnot "unciona entre %> 1K> psi bar se utilia re"rigerante 1$%Q como "luido de trabajo* En el condensador del "lujopasa de 0apor saturado a lquido saturado* 8etermnese (a) el CO5# (b) la calidad del"luido que sale del e0aporador# (c) el trabajo de entrada al comprensor# en Itulbm# (d)el "lujo masico si en el e0aporador se suministran 1K> Itumin*

1*! -na maquina "rigor"ica "unciona seg'n un ciclo in0erso de Carnot entre unastemperaturas del e0aporador el condensador de > 1>>7 respecti0amente* El "luido detrabajo es re"rigerante 1$% que pasa de 0apor saturado a liquido saturado al atra0esar elcondensador* 8etermnese (a) el CO5# (b) la calidad del "luido al "inaliar el proceso dee:pansi+n# (c) el trabajo de entrada al comprensor# en Ntulbm# (d) el "lujo masiconecesario en lbmmin# si el calor suministrado al "luido en el e0aporador es 1!> Itumin*

CC6O 8E RE7RGERACON 5OR CO;5RENSON 8E A5OR

1*K Al comprensor de un ciclo de re"rigeraci+n por compresi+n de 0apor ideal entrare"rigerante 1$%Q como 0apor saturado a 1*K bar* A la 0&l0ula de e:pansi+n entra lquidosaturado a bar* 5ara el equipo de ! ton# determnese (a) la temperatura del "luido al salir

de comprensor# (b) el CO5# (c) la potencia de entrada al compresor# en 4ilo0atios*

1* ;odi"quese el comprensor isotr+pico del problema 1*K de modo que tenga unrendimiento adiab&tico de H>#2 por 1>>* 5ara el equipo de ! ton# determnese (a) latemperatura del "luido al salir del comprensor# (b) el CO5# (c) la potencia de entrada alcomprensor# en 4ilo0atios# la producci+n de entropa# en 4J4g# (d) en el comprensor (e) en el proceso de estrangulamiento*


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1*H -n ciclo de re"rigeraci+n por comprensi+n de 0apor utilia re"rigerante 1$%Q "uncionaentre 1*H F bar* Al entrar el compresor el "luido es 0apor saturado* 8etermnese (a) latemperatura del ruido al salir del compresor# en grados Celsius# (b) el CO5# (c) eldesplaamiento e"ecti0o del comprensor# en 6lbm# para un sistema de re"rigeraci+n de ton# (d) la potencia de entrada al comprensor# en 4ilo0atios*

1*F ;odi"quese el comprensor isotr+pico del 5roblema 1*H de modo que tenga unrendimiento adiab&tico de H#2 por 1>>* 8etermnese (a) la temperatura del "luido al salirdel comprensor# en grados Celsius# (b) e CO5# (c) la potencia de entrada al comprensor#en 4ilo0oltios# la producci+n de entropa# en 4J4g*# (d) en el comprensor# (e) n elproceso de estrangulamiento*

1*1> 6as presiones en el e0aporador en el condensador de una planta de re"rigeraci+n de %ton que "unciona con re"rigerante de 1$%Q son >#2> >#H> ;pa* En el ciclo ideal el "luidoentra al comprensor* 8etermnese (a) la temperatura de "luido al salir del compresor# engrados Celsius# (b) el CO5# (c) el desplaamiento e"ecti0o en 6min (d) la potencia deentrada# en 4ilo0atios*

1*11 ;odi"quese el comprensor isoentr+pico del 5roblema 1*1> de modo que tenga unrendimiento adiab&tico de !*F por 1>>* 8etermnese (a) la temperatura del "luido al salirdel comprensor# en grados Celsius# (b) e CO5# (c) la potencia de entrada en 4ilo0oltios# la producci+n de entropa# en 4J4g*# (d) en el comprensor# (e) en el proceso de

estrangulamiento*

1*12 6as presiones en el e0aporador en el condensador de una planta de re"rigeraci+n que"unciona con re"rigerante 1$%Q son >#1% >#F> ;pa* En el ciclo ideal el "luido entra alcomprensor* 8etermnese (a) la temperatura de "luido al salir del compresor# en gradosCelsius# (b) el CO5# (c) el desplaamiento e"ecti0o en 6min (d) la potencia de entrada#en 4D# (e) el n'mero de ton de re"rigeraci+n*

1*1$ ;odi"quese el comprensor isotr+pico del 5roblema 1*12 de modo que tenga unrendimiento adiab&tico de H$#2 por 1>>* 8etermnese (a) la temperatura del "luido al salirdel comprensor# en grados Celsius# (b) e CO5# (c) la potencia de entrada en 4ilo0oltios# la producci+n de entropa# en 4J4g*# (d) en el comprensor# (e) en el proceso de

estrangulamiento*

1*1% -n "lujo 0olum3trico de1#2 m$min de re"rigerante 1$%Q entra al compresor de un sistemade re"rigeraci+n por compresi+n de 0apor como 0apor saturado a P1KC * El re"rigerantesale del condensador como liquido saturado a F bar* 8etermnese (a) la potencia delcomprensor# en 4D# (b) la capacidad de re"rigeraci+n# en ton# (c) el CO5*

1*1! ;odi"quese el comprensor isoentr+pico del 5roblema 1*1% de modo que su temperaturade salida real sea !>C* 8etermnese (a) la potencia del comprensor# en 4D# (b) el CO5#(c) el rendimiento adiab&tica del compresor# la producci+n de entropa# en 4J4g*# (d)en el comprensor# (e) en el proceso de estrangulamiento*

1*1K Al comprensor de un ciclo de re"rigeraci+n por compresi+n de 0apor entra re"rigerante1$%Q como 0apor saturado a 2> psia* A la 0&l0ula de e:pansi+n entra lquido saturado a


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1K> psia* 5ara el equipo de ! ton# determnese (a) la temperatura del "luido al salir decomprensor# en grados 7a/ren/eit# (b) el CO5# (c) la potencia de entrada al compresor#en /p*

1*1 ;odi"quese el comprensor isoentropico del 5roblema 1*1K de modo que tenga unrendimiento adiab&tico de H por 1>>* 8eterminese (a) la temperatura del "luido al salirdel comprensor# en grados 7a/ren/eit# (b) e CO5# (c) la potencia necesaria para mo0er elcomprensor# en /p la producci+n de entropa # en Itulbm* R# (d) en el comprensor# (e) en el proceso de estrangulmiento*

1*1H -n ciclo ideal de re"rigeraci+n por comprensi+n de 0apor utilia re"rigerante 1$%Q "unciona entre %> 1H> psia* Al entrar el compresor el "luido es 0apor saturado*8etermnese (a) la temperatura del ruido al salir del compresor# en grados 7a/ren/eit# (b)el CO5# (c) el desplaamiento e"ecti0o del comprensor# en "t$min# para un sistema dere"rigeraci+n de K ton# (d) la potencia de entrada al comprensor# en /p*

1*1F ;odi"quese el comprensor isoentropico del 5roblema 1*1H de modo que tenga unrendimiento adiab&tico de H$ por 1>>* 8etermnese (a) la temperatura del "luido al salirdel comprensor# en grados 7a/ren/eit# (b) e CO5# (c) la potencia de entrada alcomprensor# en /p la producci+n de entropia# en Itulbm* R# (d) en el comprensor#

(e) en el proceso de estrangulmiento*

N76-ENCA 8E 6AS 87EREN=ES 7N=AS 8E =E;5ERA=-RAS,

1*2> Reconsiderando el 5roblema 1* con las condiciones siguiente* 5ara permitir que e:istauna di"erencia "inita de temperatura entre la regi+n "ra el "luido del e0aporador# se /aceque este "uncione a 1#2 bar* 8el mismo modo# la presi+n del "luido en el condensador seele0a a H bar* 6a temperatura de la regi+n "ra es la correspondiente a una presi+n desaturaci+n del re"rigerante de 1#K bar* 8etermnese con relaci+n al 5roblema 1*# el tantopor ciento de 0ariaci+n del (a) el trabajo del comprensor# (b) la capacidad dere"rigeraci+n# (c) el CO5# (c)* A continuaci+n (d) determnese la producci+n de entropa#en 4J4g * # en el comprensor# en el dispositi0o de estrangulamiento la asociada a losprocesos de trans"erencia de calor en el e0aporador en el condensador*

1*21 Reconsiderando el 5roblema 1*F con las condiciones siguiente* 5ara permitir que e:istauna di"erencia "inita de temperatura entre la regi+n "ra el "luido del e0aporador# se /aceque este "uncione a 1#% bar* 8el mismo modo# la presi+n del "luido en el condensador se

ele0a a 1> bar* 6a temperatura de la regi+n "ra es la correspondiente a una presi+n desaturaci+n del re"rigerante de 1#H bar* 8etermnese con relacion al 5roblema 1*F# el tanto


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por ciento de 0ariaci+n del (a) el trabajo del comprensor# (b) la capacidad dere"rigeraci+n# (c) el CO5# (c)* A continuaci+n (d) determnese la producci+n de entropa#en 4J4g * # en el comprensor# en el dispositi0o de estrangulamiento la asociada a losprocesos de trans"erencia de calor en el e0aporador en el condensador*

1*22 Reconsiderando el 5roblema 1*11 con las condiciones siguiente* 5ara permitir que e:istauna di"erencia "inita de temperatura entre la regi+n "ra el "luido del e0aporador# se /aceque este "uncione a >#1% ;5a* 8el mismo modo# la presi+n del "luido en el condensadorse ele0a a >#F> ;5a* 6a temperatura de la regi+n "ra es la correspondiente a una presi+nde saturaci+n del re"rigerante de >#2> ;5a* 8etermnese con relaci+n al 5roblema 1*11#el tanto por ciento de 0ariaci+n del (a) el trabajo del comprensor# (b) la capacidad dere"rigeraci+n# (c) el CO5# (c)* A continuaci+n (d) determnese la producci+n de entropa#en 4J4g* # en el comprensor# en el dispositi0o de estrangulamiento la asociada a losprocesos de trans"erencia de calor en el e0aporador en el condensador*

1*2$ Reconsiderando el 5roblema 1*1$ con las condiciones siguiente* 5ara permitir que e:istauna di"erencia "inita de temperatura entre la regi+n "ra el "luido del e0aporador# se /aceque este "uncione a >#1 ;5a* 8el mismo modo# la presi+n del "luido en el condensador seele0a a >#1% ;5a* 6a temperatura de la regi+n "ra es la correspondiente a una presi+n desaturaci+n del re"rigerante de >#2> ;5a* 8etermnese con relaci+n al 5roblema 1*1$# el

tanto por ciento de 0ariaci+n del (a) el trabajo del comprensor# (b) la capacidad dere"rigeraci+n# (c) el CO5# (c)* A continuaci+n (d) determnese la producci+n de entropa#en 4J4g * # en el comprensor# en el dispositi0o de estrangulamiento la asociada a losprocesos de trans"erencia de calor en el e0aporador en el condensador*

1*2% ;odi"quese el 5roblema 1*2> con la condici+n de que el rendimiento adiab&tico delcomprensor sea H por 1>>* 8etermnese con esta nue0a restricci+n (a) la temperatura desalida del compresor# en grados Celsius# (b) el tanto por ciento de 0ariaci+n de CO5respecto al del problema 1*2># (c) la producci+n de entropa# en 4J4g* # en elcomprensor en el proceso de estrangulamiento*

1*2! ;odi"quese el 5roblema 1*21 con la condici+n de que el rendimiento adiab&tico del

comprensor sea K por 1>>* 8etermnese con esta nue0a restricci+n (a) la temperatura desalida del compresor# en grados Celsius# (b) el tanto por ciento de 0ariaci+n de CO5respecto al del problema 1*2># (c) la producci+n de entropa# en 4J4g * # en elcomprensor en el proceso de estrangulamiento*

1*2K Reconsiderando el 5roblema 1*1 con las condiciones siguiente* 5ara permitir que e:istauna di"erencia "inita de temperatura entre la regi+n "ra el "luido del e0aporador# se /aceque este "uncione a 1! psia* 8el mismo modo# la presi+n del "luido en el condensador seele0a a 2>> psi* 6os datos restantes son el mismo* 8etermnese con relaci+n al 5roblema1*1# el tanto por ciento de 0ariaci+n del (a) el trabajo del comprensor# (b) la capacidadde re"rigeraci+n# (c) el CO5# (c)* A continuaci+n (d) determnese la producci+n deentropia# en Itulbm * R# en el comprensor# en el dispositi0o de estrangulamiento laasociada a los procesos de tran"erenciaa de calor en el e0aporador en el condensador*


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1*2 Reconsiderando el 5roblema 1*1F con las condiciones siguiente* 5ara permitir que e:istauna di"erencia "inita de temperatura entre la regi+n "ra el "luido del e0aporador# se /aceque este "uncione a $> psia* 8el mismo modo# la presi+n del "luido en el condensador seele0a a 2>> psi* 6os datos restantes son el mismo* 8etermnese con relaci+n al 5roblema1*1F# el tanto por ciento de 0ariaci+n del (a) el trabajo del comprensor# (b) la capacidadde re"rigeraci+n# (c) el CO5# (c)* A continuaci+n (d) determnese la producci+n deentropa# en Itulbm * R# en el comprensor# en el dispositi0o de estrangulamiento laasociada a los procesos de tran"erenciaa de calor en el e0aporador en el condensador*

N76-ENCA 8E6 SOIRECA6EN=A;EN=O E6 S-IEN7RA;EN=O

1*2H Reconsiderando el 5roblema 1*K con las condiciones siguiente* El re"rigerante sale dele0aporador a 1#K bar > C sale del condensador a bar 2> C* 8etermnese conrelaci+n al 5roblema 1*K# el tanto por ciento de 0ariaci+n de (a) el trabajo del

comprensor# (b) la capacidad de re"rigeraci+n para el mismo "lujo m&sico*

1*2FReconsiderando el 5roblema 1*H con las condiciones siguiente* El re"rigerante sale dele0aporador a 1#H bar > C sale del condensador a F bar 2H C* 8etermnese conrelaci+n al 5roblema 1*H# el tanto por ciento de 0ariaci+n de (a) el trabajo delcomprensor# (b) la capacidad de re"rigeraci+n para el mismo "lujo m&sico*

1*$> Reconsiderando el 5roblema 1*1> con las condiciones siguiente* (a) El re"rigerante saledel condensador como liquido saturado a >#H>;5a la presi+n en el e0aporador es >#2>;5a* Con relaci+n al 5roblema 1*1># determnese el tanto por ciento de 0ariaci+n deltrabajo del comprensor para unas temperaturas de entrada al comprensor de (1) >C# (2)1> C* (b) El re"rigerante entra al comprensor como 0apor saturado a >#2> ;5a* Conrelaci+n al 5roblema 1*1> para el mismo "lujo m&sico# determnese el tanto por ciento de0ariaci+n de la capacidad dee re"rigeraci+n si el "luido entra al dispositi0o deestrangulamiento (1) 2KC# (2) 2% C*

1*$1 Reconsiderando el 5roblema 1*12 con las condiciones siguiente* (a) El re"rigerante saledel condensador como liquido saturado a F bar la presi+n en el e0aporador es 1#% bar*Con relaci+n al 5roblema 1*12# determnese el tanto por ciento de 0ariaci+n del trabajodel comprensor para unas temperaturas de entrada al comprensor de (1) P1>C# (2) > C ($) 1> C* (b) El re"rigerante entra al comprensor como 0apor saturado a1# % bar lapresi+n del condensador es F bar* Con relaci+n al 5roblema 1*12 para el mismo "lujomasico# determinese el tanto por ciento de 0ariacion de la capacidad de re"rigeracion si el

"luido entra al dispositi0o de estrangulamiento (1) $%C# (2) $2 C ($) 2HC*


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1*$2 Reconsiderando el 5roblema 1*1K con las condiciones siguiente* El re"rigerante sale dele0aporador a 2> psia 1> 7 sale del condensador a 1K> psia 1>> 7* 8etermnesecon relaci+n al ciclo del 5roblema 1*1K# el tanto por ciento de 0ariaci+n de (a) el trabajodel comprensor# (b) la capacidad de re"rigeraci+n para el mismo "lujo m&sico*

1*$$ Reconsiderando el 5roblema 1*1H con las condiciones siguiente* El re"rigerante sale dele0aporador a %> psia %> 7 sale del condensador a 1H> psia 1>> 7* 8etermnesecon relaci+n al ciclo del 5roblema 1*1H# el tanto por ciento de 0ariaci+n de (a) el trabajodel comprensor# (b) la capacidad de re"rigeraci+n para el mismo "lujo m&sico*

1*$% 8el e0aporador de un ciclo de compresi+n de 0apor sale re"rigerante 1$%Q a 1 bar P2> C se comprime adiab&ticamente /asta H bar K> C* 6a temperatura del "luido a la salidadel condensador es de 2K C* 8espr3ciense la trans"erencia de calor las p3rdidas depresi+n en las lneas de cone:i+n* El "lujo 0olum3trico a la entrada del comprensor es 2m$min* 8etermnese (a) el "lujo de calor e:trado del espacio re"rigerado# (b) elrendimiento adiab&tico del comprensor# (c) la potencia de entrada al comprensor# en4ilo0oltios# (d) el CO5 del ciclo# (e) la producci+n de entropa# en 4J4g * # en el

comprensor en el dispositi0o de estrangulamiento*

1*$! Al comprensor de un ciclo de re"rigeraci+n por comprensi+n de 0apor entra re"rigerante1$%Q a 1#% bar con un sobrecalentamiento de H#H> C* El rendimiento adiab&tico delcomprensor es del 2 por 1>> la presi+n de salida 1> bar* 6a temperatura de entrada aldispositi0o de estrangulamientos $K C* Si la capacidad de re"rigeraci+n es de % ton#determnese (a) el "lujo m&sico necesario# en 4jmin# (b) la potencia de entrada acompresor# en 4ilo0atios# (c) el CO5 del ciclo# (d) a produccion de entropia en 4j4g * #en el comprensor en el proceso de estrangulaci+n*

1*$K 8el e0aporador de un ciclo de compresi+n de 0apor sale re"rigerante 1$%Q a 1#% bar P1>C se comprime adiab&ticamente /asta bar !> C* 6a temperatura del "luido a lasalida del condensador es de 2> C* 8etermnese (a) el CO5# (b) el desplaamientoe"ecti0o del compresor# en 6min por ton de re"rigeraci+n# (c) el rendimiento adiab&ticodel comprensor# (d) la producci+n de entropa# en 4j4g * # en el comprensor en eldispositi0o de estrangulamiento*

1*$ En un ciclo de re"rigeraci+n por comprensi+n de 0apor el re"rigerante 1$%Q sale dele0aporador como 0apor saturado* 6as presiones de e0aporador del condensador son 1#%

1> bar# respecti0amente* El "luido que entra al condensador est& a K> C la capacidadde re"rigeraci+n es de 1> ton* 8etermnese (a) el "lujo m&sico necesario# en 4gmin# (b) lapotencia de entrada# en 4ilo0atios# (c) el rendimiento adiab&tico del comprensor si en latemperatura de salida del condensador es $% C*

1*$H En un ciclo de re"rigeraci+n por comprensi+n de 0apor por el que circulan K 4gmin dere"rigerante 1$%Q# el "luido entra al comprensor a 1#% bar 1> C sale a H bar* El "luidosale del condensador a 2H C el rendimiento adiab&tico del comprensor es del $#> por1>>* 8etermnese (a) la temperatura de salida del compresor# en grados Celsius# (b) elCO5# (c) el n'mero de ton de re"rigeraci+n producidos por el ciclo la producci+n deentropa# en 4J4g* # (d) en el comprensor# (e) en el proceso de estrangulamiento*

1*$F 8el e0aporador de un ciclo de compresi+n de 0apor sale re"rigerante 1$%Q a 2> psia P1>7 se comprime adiab&ticamente /asta 12> psia 1%> 7* 6a temperatura del "luido a la


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salida del condensador es de H> 7* 8etermnese (a) el CO5# (b) el desplaamientoe"ecti0o del compresor# en "t$min por ton de re"rigeraci+n# (c) el rendimiento adiab&ticodel comprensor*

1*%> En un ciclo de re"rigeraci+n por comprensi+n de 0apor el re"rigerante 1$%Q# sale dele0aporador a > 7* 6as presiones del e0aporador del condesador son 2> 1H> psiarespecti0amente* El "luido que entra al condensador est& a 1K> 7 la capacidad dere"rigeraci+n es de 1> ton* Si la temperatura de salida del condensador es de 11! 78etermnese (a) el "lujo m&sico necesario# en lbmmin# (b) el CO5 del ciclo# (e) laproducci+n de entropa# en Itulbm * R# en el comprensor en el proceso deestrangulamiento*

CC6O 8E IO;IA 8E CA6OR

1*%1 -n edi"icio se mantiene a 22C mediante una bomba de calor de Carnot que e:traeenerga de la atmos"era a P1> C* Se estima que las p3rdidas de calor a tra03s de lasparedes del edi"icio son >#K% 4D por cada 4el0in de di"erencia de temperatura entre elinterior el e:terior del edi"icio* 8etermnese (a) la potencia necesaria para /acer"uncionar la bomba de calor# en 4D# (b) del CO5 del dispositi0o* Se utilia la mismabomba de calor para re"rigerar el edi"icio en 0erano* 5ara la misma temperatura deledi"icio# la misma ganancia de >#K%4D por grado de di"erencia de temperatura la mismapotencia de entrada# determnese (c) la m&:ima temperatura atmos"3rica admisible para elsumidero de calor# en grados Celsius# (d) el CO5 del dispositi0o de re"rigeraci+ncuando "unciona 1> C por debajo de la temperatura m&:ima admisible*

1*%2 -n edi"icio est& equipado con una bomba de calor de Carnot que tiene una potencia deentrada de 2 9* 6as medidas realiadas en el edi"icio indican que el "lujo de calorganado es de 1#> 4D por 4el0in de di"erencia de temperatura entre el interior el e:teriordel edi"icio* 8etermnese (a) la temperatura de 0erano ma:ima admisible# en gradosCelsius# que puede soportar la bomba de calor ( "uncionando como acondicionador deaire ) si el interior se mantiene 2>C# (b) del CO5 del acondicionador de aire cuando"unciona con el m&:imo 0alor posible* 6a bomba de calor se utilia en in0ierno paramantener la temperatura interior de nue0o a 2>C* (c) 5ara el mismo "lujo de calor atra03s de las paredes la misma potencia de entrada# detenerse el "lujo de calortrans"erido desde la atm+s"era a la bomba de calor# en 4Jmin# si la temperatura e:teriores de P1> C*

1*%$ -na bomba de calor ideal por compresi+n de 0apor "unciona entre una temperatura dele0aporador de >C un presion en el condensador de F bar* 8el e0aporador salere"rigerante 1$%Q como 0apor saturado entra a la 0&l0ula de e:pansi+n como liquido


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saturado* Si la bomba de calor suministra 1*>>> 4Ja la regi+n de alta temperatura#determnese (a) la temperatura a la salida del comprensor isotr+pico# en grados Celsius#(b) el CO5# (c) el desplaamiento e"ecti0o del compresor# en 6min# (d) la potencia deentrada al comprensor# en 4ilo0atios# (e) la potencia de entrada necesaria# en 4ilo0atios#si para calentar se utilia una resistencia necesaria*

1*%% -na bomba de calor real por compresi+n de 0apor "unciona con re"rigerante 1$%Q* 6a"uente de energa es agua subterr&nea a 2 C que se bombea en el edi"icio se utilia paramantener el suministro de aire interior a $>C* El e0aporador se diseMa para "uncionar auna temperatura de HC por debajo de la temperatura de entrada del agua "ra elcondensador "unciona a F#> bar* El "luido que sale del e0aporador es 0apor saturado sesuben "ra 1#!$ C cuando sale del condensador* El compresor tiene un rendimientoadiab&tico del 2 por 1>>* 8etermnese (a) la presi+n en el e0aporador# en bar* (b) lamnima di"erencia temperaturas en el condensador entre el re"rigerante el aire desuministro de calor# (c) la temperatura a la salida del comprensor# en grados Celsius# (d)el CO5 del dispositi0o# (e) el "lujo 0olum3trico de agua necesaria# en m$min# si la0ariaci+n de temperatura del suministro cuando pasa por el e0aporador es de 2#> C al

aire se le cede un calor de 1*2>> 4Jmin*

1*%!* n una bomba de calor que utilia re"rigerante 1$%Q# las presiones del e0aporador elcondensador son2#% F bar respecti0amente* Al compresor entra 0apor a >C sale a!$C* 8el condensador sale liquido H>*>>> 4J/# determnese (a) el "lujo m&sico dere"rigerante# en 4gmin# (b) la potencia de entrada a comprensor # en 4D# (c) elrendimiento adiab&tico del comprensor # (d) el CO5# (e)la potencia de entrada# en 4D# sipara calentar se utilia una resistencia el3ctrica en lugar de la bomba de calor* 7inalmentesi el precio de la electricidad es de >#>F T por 4ilo0atio /ora# el gas+leo cuesta 1#2>T porgal+n el poder calor"ico del gas+leo es 1$>*>>> 4J gal# (") determnese el coste de la

cale"acci+n por /ora en d+lares si para calentar se utilia (1) una bomba de calor# (2)cale"acci+n directa mediante una resistencia el3ctrica# ($) una caldera de gasoleo que"unciona con un rendimiento del H> por 1>>*

CC6O S=R6NG 8E RE7RGERACON

1*H1* Con el "in re"rigerante se utilia un ciclo Stirling*Se e:pansiona a 2$> 4 a 1> bar demanera isoterma /asta 1 bar *A continuaci+n se calienta /asta $1! 4 a 0olumenconstante*Sigue una comprensi+n a la temperatura constante de $1!4 se completa elciclo e:traendo calor a 0olumen constante* Calculese (a) el CO5 del ciclo # (b) la

magnitud qb en 4J4g # (c) 5ma:* En bar (d) la masa # en 4g # si el 0olumen m&:imodurante el ciclo es 1 litro

1*H2 Repitase el problema 1*H1 suponiendo que el "luido de trabajo es di+:ido de carbono se comporta como un gas ideal

1*H$ A un ciclo Stirling se utilia para re"rigerar entra aire a 2%> 4 H bar se e:pansiona demanera isoterma /asa 1#2 bar* A continuaci+n se calienta /asta $2>4 a 0olumenconstante*Sigue una comprensi+n a la temperatura constante de $2>4 se completa elciclo e:traendo calor a 0olumen constante *Calculese (a) el CO5 del ciclo # (b) lamagnitud qb en 4J4g # (c) 5ma:* En bar (d) la masa # en 4g # si el 0olumen m&:imo

durante el ciclo es >#2> litro


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1*H% Repitase el problema 1*H$ suponiendo que el "luido de trabajo es arg+n

1*H!* Con el "in de re"rigerar se utilia un cilo Stirling *Se e:pansi+n aire a P%>7 1> atm demanera isoterma /asta 1 atm *A continuaci+n se calienta /asta 1>> 7 a 0olumenconstante* Sigue una comprensi+n a la temperatura constante de 1>>7 se completa elciclo e:traendo calor a 0olumen constante *Calculese (a) el CO5 del ciclo # (b) lamagnitud qb en Itu4g # (c) 5ma:* En bar (d) la masa # en 4g # si el 0olumen m&:imodurante el ciclo es $>> in$

1*HK*Con el "in de re"rigerar se utilia un cilo Stirling *Se e:pansi+n aire a P2>7 H atm demanera isoterma /asta 1#2 atm *A continuaci+n se calienta /asta 12> 7 a 0olumenconstante* Sigue una comprensi+n a la temperatura constante de 1>>7 se completa elciclo e:traendo calor a 0olumen constante *Calculese (a) el CO5 del ciclo # (b) lamagnitud qb en Itu4g # (c) 5ma:* En bar (d) la masa # en 4g # si el 0olumen m&:imodurante el ciclo es !> in$

ANA6SS EUERGE=CO 8E6 CC6O 8E RE7RGERACON

1*H Al compresior de un ciclo de re"rigeraci+n por compresi+n de 0apor entra RP1$%

saturado a 1#% bar * A la 0al0ula de e:pansi+n entra liquido saturado a F bar * = es2!C * Si la temperatura de salida del compresor es !>C la regi+n "ra esta a P1> C*determinese en J4g#(a) las 0ariaciones de e:ergia en el compresor # en el condesador #en la 0al0ula de e:pansi+n en el e0aporador (b) las irre0ersibilidades asociadas con elcomprensor # la 0al0ula de e:pan:ion # el e0aporador el condensador (c) elrendimiento e:ergetico del ciclo

1*HH Al compresior de un ciclo de re"rigeraci+n por compresi+n de 0apor entra RP1$%saturado a 2#H bar * A la 0al0ula de e:pansi+n entra liquido saturado a 1>bar * = es 2!C* Si la temperatura de salida del compresor es !>C la regi+n "ra esta a !C*determinese en J4g#(a) las 0ariaciones de e:ergia en el compresor # en el condesador #en la 0al0ula de e:pansi+n en el e0aporador (b) las irre0ersibilidades asociadas con elcomprensor # la 0al0ula de e:pan:ion # el e0aporador el condensador (c) el

rendimiento e:ergetico del ciclo

ES=-8OS 5ARA;E=RCOS 8E 8SEVO

1*HF ;ediante un programa de ordenador # analcese la in"luencia de la presi+n delcondensador en el CO5 de un ciclo de re"rigeraci+n por comprensi+n de 0apor ideal*Elre"rigerante es RP1$%a la presi+n en el e0aporador permanece constante a 1> bar 6apresi+n en el condensador 0aria de 1#> a $#> bar

1*F> ;ediante un programa de ordenador # analcese la in"luencia de la presi+n delcondensador en el CO5 de un ciclo de re"rigeraci+n por comprensi+n de 0apor ideal*El


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re"rigerante es RP1$%a la presi+n en el condesador permanece constante a 1>> 4pa* 6apresi+n en el condensador 0aria de >> a 1#%>> 4pa

1*F1 Reconsiderese el problema 1*HH en el caso en que el rendimiento adiab&tico delcompresor sea del H2 por 1>>

1*F2 ;ediante un programa de ordenador # analcese la in"luencia de la presi+n delsobrecalentamiento a la salida del compresor en el CO5 de un ciclo de re"rigeraci+n porcomprensi+n de 0apor*El re"rigerante es RP1$%a la presi+n en el condensador es F#>bar 6a temperatura de salida del compresor 0aria de $KC a !>C el estado de entradaal compresor es 0apor saturado a 2 bar

1*F$ ;ediante un programa de ordenador analcese la in"luencia que tiene 0ariar lastemperaturas del cambiador de calor de un ciclo de re"rigeraci+n en cascada sobre elCO5 global sobre el trabajo especi"ico total de entrada al comprensor *5orcon0i0encia# ambos ciclos trabajan con RP1$%a # la presi+n en el e0aporador a latemperatura mas baja es 1#> bar la presi+n en el condensador del ciclo de altatemperatura es 12 bar* 6as temperaturas de saturaci+n en el condensador 0arian de 1>Ca 2KC est&n siempre KC por encima de la temperatura del e0aporador del ciclo dealta temperatura*

1*F% ;ediante un programa de ordenador # analcese la in"luencia de la presi+n intermedia en

un ciclo de re"rigeraci+n por comprensi+n de 0apor de dos etapas ideal # sobre el CO5 sobre trabajo especi"ico total de entrada del comprensor*En el e0aporador elcondensador se eligen presiones de 1%> 1*>>> 4pa las presiones intermedias 0aria de$>> a H>>4pa

1*F! ;ediante un programa de ordenador # analcese la in"luencia de la relaci+n de presi+nesen el CO5 en el trabajo entrada a un ciclo de re"rigeraci+n con gas de aire est&ndar #como el mostrado en la "igura 1*1* El estado de entrada al compresor es 1>>4pa 2>C la relaci+n de presiones en el compresor en dispositi0o de e:pansi+n 0aria de1#! a %

Problemas de Termodinmica

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