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Procesos Termodinámicos, Apuntes de Tecnología Industrial

Una serie de ejercicios y problemas relacionados con los procesos termodinámicos, incluyendo cálculos de trabajo, calor, energía interna y cambios de temperatura para gases ideales sometidos a diferentes tipos de procesos como expansión, compresión, ciclos, etc. Los temas cubiertos incluyen la primera ley de la termodinámica, relaciones entre variables de estado, capacidades caloríficas y aplicaciones prácticas de los conceptos termodinámicos. El documento está dirigido a estudiantes de ingeniería industrial de la universidad central de venezuela (ucv) y podría ser útil como material de estudio, ejercicios y problemas de repaso para cursos relacionados con termodinámica y mecánica de fluidos.

Tipo: Apuntes

2020/2021

Subido el 22/04/2023

daniiellmendoza
daniiellmendoza 🇵🇪

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PROCESOS TERMODINÁMICOS (ING. INDUSTRIAL- UCV)
1. La figura representa la variación del volumen y la presión de un gas cuando se expande
desde 1 m3 a 6 m3 . a) Calcular el trabajo realizado por el gas durante el proceso, b) analizar
lo qué le ocurre a la temperatura durante el proceso.
2. Un gas ideal está encerrado en un cilindro que tiene un émbolo móvil en su parte superior, de
masa 8 kg y área de 5 cm2, libre de moverse, manteniendo la presión del gas constante.
Calcular el trabajo si la temperatura de 2 moles de gas aumenta de 20º a 300º C.
3. Un gas está a una presión de 1.5 atm y a un volumen de 4 m3. Calcular el trabajo realizado
por el gas cuando: a) se expande a una presión constante hasta el doble de su volumen inicial
y b) se comprime a presión constante hasta un cuarto de su volumen inicial.
4. Una muestra de gas ideal de un mol se lleva a través de un proceso termodinámico cíclico,
como se muestra en la figura. El ciclo consta de tres partes: una expansión isotérmica ab, una
compresión isobárica bc y un aumento de presión a volumen constante ca. Si T = 300 K, P a =
5 atm, Pb = Pc = 1 atm, calcular el trabajo realizado por el gas durante el ciclo.
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PROCESOS TERMODINÁMICOS (ING. INDUSTRIAL- UCV)

  1. La figura representa la variación del volumen y la presión de un gas cuando se expande desde 1 m^3 a 6 m^3. a) Calcular el trabajo realizado por el gas durante el proceso, b) analizar lo qué le ocurre a la temperatura durante el proceso.
  2. Un gas ideal está encerrado en un cilindro que tiene un émbolo móvil en su parte superior, de masa 8 kg y área de 5 cm^2 , libre de moverse, manteniendo la presión del gas constante. Calcular el trabajo si la temperatura de 2 moles de gas aumenta de 20º a 300º C.
  3. Un gas está a una presión de 1.5 atm y a un volumen de 4 m^3. Calcular el trabajo realizado por el gas cuando: a) se expande a una presión constante hasta el doble de su volumen inicial y b) se comprime a presión constante hasta un cuarto de su volumen inicial.
  4. Una muestra de gas ideal de un mol se lleva a través de un proceso termodinámico cíclico, como se muestra en la figura. El ciclo consta de tres partes: una expansión isotérmica ab, una compresión isobárica bc y un aumento de presión a volumen constante ca. Si T = 300 K, P a = 5 atm, Pb = Pc = 1 atm, calcular el trabajo realizado por el gas durante el ciclo.
  1. Una muestra de gas ideal se expande al doble de su volumen inicial de 0.1 m^3 en un proceso para el cual P = aV^2 , con a = 2 atm/m^6. a) Bosquejar un gráfico en un diagrama PV. b) Calcular el trabajo realizado por el gas durante la expansión.
  2. Un mol de vapor de agua a 373K se enfría a 283 K. El calor entregado por el vapor del agua que se enfría lo absorben 10 moles de un gas ideal, haciendo que el gas se expanda a una temperatura constante de 273K. Si el volumen final del gas ideal es de 20 lt, determine su volumen inicial.
  3. Un gas ideal inicialmente a 300 K se expande en forma isobárica a una presión de 2.5 kPa. Si el volumen aumenta de 1 m^3 a 3 m^3 y se agregan 12500 J de calor al sistema, calcular: a) el cambio de energía interna, b) su temperatura final.
  4. Un gas se lleva a través de un proceso cíclico como el de la figura. a) Calcular el calor neto transferido al sistema durante el ciclo completo. b) Si el ciclo se invierte, ¿cuál es el calor neto transferido por ciclo?
  5. Un mol gas ideal monoatómico se somete al ciclo ABC mostrado en la figura. Si PA = 1. atm y TB = TC = 800 K, a) identificar las características de cada proceso que compone el ciclo y dibujar el diagrama PV que le corresponde, indicando los valores de las variables de estado al comienzo y final de cada proceso. b) Calcular para cada proceso el trabajo hecho por el gas, el calor absorbido o cedido, el cambio de energía interna del gas. c) Averiguar para el ciclo completo qué ocurre con U, W y Q.