FACULTAD DE INGENIERÍA
DIVISIÓN DE CIENCIAS BÁSICAS
DEPARTAMENTO DE FÍSICA Y QUÍMICA
SECCIÓN ACADÉMICA DE TERMODINÁMICA
TERMODINÁMICA (0068) Y TERMODINÁMICA (1437)
SEGUNDO EXAMEN FINAL COLEGIADO
Viernes 7 de diciembre del 2018, 13:45 h. SEMESTRE 2019-1
Instrucciones: Lea cuidadosamente los cinco problemas que se ofrecen y resuelva cuatro en dos horas en el orden que
usted desee. Se permite la consulta de cualquier documento propio. No se permite el uso de cualquier otro
dispositivo electrónico diferente a la calculadora.
1. Entra vapor a una turbina con una rapidez muy baja a
8MPa
y
600 C
y sale a
30 kPa
y una calidad
de 0.95, el vapor abandona la turbina a través de una área de
2
0.3 m
con una rapidez de
200 ms
.
Calcule la potencia generada por la turbina suponiendo que está perfectamente aislada térmicamente.
2. Entra
134Ra
al condensador de un sistema de refrigeración operando en estado estable a
9bar
y
50 C
a través de un tubo de
2.5 cm
de diámetro. A la salida se tienen
9bar
,
30 C
y
2.5 cm
de diámetro.
El gasto másico es de
6min
kg
. Determine la transferencia de calor, en cada unidad de tiempo, hacia los
alrededores los cuales tienen una temperatura de
20 C
; así mismo, determine la entropía generada en el
proceso.
3. Un dispositivo de cilindro-émbolo contiene nitrógeno a
500 kPa
y
400 K
, con un volumen inicial de
3
750 cm
. El nitrógeno es calentado isotérmicamente y se expande hasta que su presión se reduce a
100 kPa
. Durante este proceso el trabajo realizado por el nitrógeno asciende a
0.55 kJ
.
a) Determine si este proceso es internamente reversible o irreversible.
b) Si el proceso es posible, calcule la variación de entropía.
4. En un sistema cilindro-émbolo se tiene aire a
101 kPa
. Inicialmente, el émbolo, de
diámetro
0.15 m
se encuentra a
0.25 m
como se muestra en la figura. Si el
émbolo desciende según
1.2
PV cte
hasta que el volumen final es
15
del volumen
inicial, calcule el trabajo realizado en el proceso.
5. Una planta geotérmica utiliza vapor producido en un pozo recién perforado, el cual entra a una turbina
adiabática a
4.5 bar
y
200 C
. El vapor sale de dicha turbina con una calidad de 0.8 y una presión
absoluta de
112.43 mmHg
, produciendo
12.5 MW
de potencia. Sabiendo que la planta está a nivel del
mar, calcule el flujo de vapor en
kg s
.
