Problemas del tema 3, Apuntes de Termodinámica Aplicada

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José Pablo Delgado Marín – Termodinámica Aplicada

Primer principio de la termodinámica. Sistemas cerrados

Problemas

José Pablo Delgado Marín – Termodinámica Aplicada

Tema 3. Problema 1

W = - 9,6 kJ

Se comprime un gas desde V 1 =0,09 m3 hasta V 2 =0,003 m^3. La relación entre el volumen y la presión durante el proceso es p=-14V+2,44, donde las unidades de p y V son bar ym^3 , respectivamente. Hallar el trabajo para el gas en kJ

José Pablo Delgado Marín – Termodinámica Aplicada

Tema 3. Problema 3

En un dispositivo cilindro-pistón orientado horizontalmente como indica la figura, se retiene aire. Inicialmente, p 1 =100 kPa, V 1 =2x10-^3 m^3 , y la cara interna del pistón está en la posición inicial x=0. El muelle no ejerce ninguna fuerza sobre el pistón en la posición inicial. La presión atmosférica es 100 kPa, y el área de la superficie del pistón es 0,018 m^2. El aire se expande lentamente hasta que su volumen es V 2 =3x10-^3 m^3. 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. Determínese la presión final del aire, en kPa, y el trabajo hecho por el aire sobre el pistón, en kJ

José Pablo Delgado Marín – Termodinámica Aplicada

Tema 3. Problema 3

P 2 = 150 kPa

W = 0,125 kJ

En un dispositivo cilindro-pistón orientado horizontalmente como indica la figura, se retiene aire. Inicialmente, p 1 =100 kPa, V 1 =2x10-^3 m^3 , y la cara interna del pistón está en la posición inicial x=0. El muelle no ejerce ninguna fuerza sobre el pistón en la posición inicial. La presión atmosférica es 100 kPa, y el área de la superficie del pistón es 0,018 m^2. El aire se expande lentamente hasta que su volumen es V 2 =3x10-^3 m^3. 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. Determínese la presión final del aire, en kPa, y el trabajo hecho por el aire sobre el pistón, en kJ

José Pablo Delgado Marín – Termodinámica Aplicada

Tema 3. Problema 5

Un gas en un dispositivo cilindro-pistón, sufre dos procesos consecutivos. Desde el estado 1 al 2 hay una transferencia de energía al gas mediante calor, con una magnitud de 500 kJ, y el gas realiza un trabajo sobre el pistón con un valor de 800 kJ. El segundo proceso, desde el estado 2 al estado 3, es una compresión a la presión constante de 400 kPa, durante la cual hay una transferencia de calor desde el gas igual a 450 kJ. También se conocen los siguientes datos: U 1 =2.000 kJ y U 3 =3.500 kJ. Despreciando cambios en la energía cinética y potencial, calcular el cambio en el volumen del gas durante el proceso 2-3 en m^3

V 3 – V 2 = - 5,625 m

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José Pablo Delgado Marín – Termodinámica Aplicada

Tema 3. Problema 6

Un gas en un dispositivo cilindro-pistón se comprime desde p 1 =3,4 bar, V 1 =0,0283 m^3 hasta p 2 =8, bar en un proceso para el que la relación entre presión y volumen es pV1,2=cte. La masa del gas es 0,183 kg. Durante el proceso, la transferencia de calor desde el gas es de 2,2 kJ. Determínese el cambio en la energía interna específica del gas en kJ/kg. Los efectos de la energía cinética y potencial son despreciables