Examen Juny 2011 Termo Fonamental, Exámenes de Termodinámica. Universitat Politècnica de Catalunya. BarcelonaTech (UPC)
Javier.Cort_s
Javier.Cort_s

Examen Juny 2011 Termo Fonamental, Exámenes de Termodinámica. Universitat Politècnica de Catalunya. BarcelonaTech (UPC)

1 página
1Número de descargas
8Número de visitas
100%de 1 votosNúmero de votos
Descripción
Asignatura: Termodinàmica Fonamental, Profesor: profeta profeta, Carrera: Enginyeria Industrial, Universidad: UPC
20 Puntos
Puntos necesarios para descargar
este documento
Descarga el documento
Vista previa1 página / 1
Descarga el documento
Microsoft Word - partB-problemes-juny2011-defin.doc

TERMODINÀMICA FONAMENTAL (GRAU-240023)

Font TF

A B

20cm 20cm

N2vapor

CA CB

Problemes-PART B Juny-2011____________________________________(60 punts)________________________________________

P1 (20 punts).Dos mols de gas ideal diatòmic, inicialment a p1=1 atm i T1=300 K (Estat 1), experimenten una compressió adiabàtica reversible fins a una pressió p2=2,5 atm (Estat 2). A continuació, el gas realitza una transformació isobàrica reversible en la que absorbeix 23300 J, fins arribar a l’estat 3. Seguidament, el gas s'expandeix adiabàticament contra una pressió externa constant d’1 atm, fins assolir aquesta pressió (Estat 4). Finalment, el gas es posa en contacte amb una font de 300K i mantenint sobre ell la pressió externa d’1 atm, torna a l'estat inicial (Estat 1). Determineu: a) Les temperatures al final dels processos 1-2, 2-3 i 3-4. b) La variació d'entropia de l’Univers en els processos 3-4 i 4-1. c) L’energia no utilitzable en els processos 3-4 i 4-1. Si fixem com a valor de referència per a l'entropia de l'estat inicial (Estat 1) S1=5,5 J·K

-1, determineu: d) La variació de la funció de Gibbs en el procés 3-4. SOLUCIÓ: T2=389,8 K; T3=790,1 K; T4=654,7 K;b)∆SU,34=4,3 J·K

-1; ∆SU,41=23,4 J·K -1;c)ENU,34=2815,2 J;

ENU,41=7020 J; d) ∆G,34=-4386,1 J P2 (20 punts). El sistema de la figura consisteix en dos compartiments A i B de parets externes rígides diatèrmanes, en equilibri tèrmic amb una font de temperatura TF= 373,15 K. Aquests compartiments estan separats per un èmbol mòbil i adiabàtic de secció 750 cm2 i gruix negligible (figura). Cada compartiment disposa d’una clau (CA i CB) per la que es pot fer entrar un gas. A l’estat inicial, el compartiment A conté només vapor d’aigua amb una humitat relativa del 75% i el compartiment B conté únicament gas nitrogen, ocupant tots dos el mateix volum. Determineu: a) Els mols de vapor d’aigua i nitrogen que hi ha, en els compartiments A i B, respectivament, així com la temperatura de rosada en el compartiment A. Mantenint la font de 373,15 K, obrim la clau CB, introduint nitrogen en el recinte B fins arribar a un nou volum per a B de 21 l, Determineu: b) Els mols de N2 introduïts a B i els mols de vapor que han condensat a A. Amb les claus tancades, es substitueix la font de temperatura per un altra a TF= 650 K. Sabent que les coordenades del punt crític de l’aigua són 647,4 K i 218,3 atm, determineu: c) Les coordenades dels nous estats assolits pel nitrogen i l’aigua. En contacte amb la font de 650 K, s’elimina l’èmbol de separació dels gasos. Determineu: d) La variació d’entropia de l’Univers en aquest procés. Dades: Pressió de saturació del vapor d’aigua lnpv = 13,721 - 5120/T , on pv està en atm i T en K. SOLUCIÓ: nvap=0,37= nN2;b) nC=0,08; nN2=0.32; c) L’H2O és GAS; p3= 1,87 atm; VA,3=10,5 l; VB,3=19,5 l ; d) ∆SU=5,61 J·K

-1 P3 (20 punts). Dos mols d’un gas ideal, amb cv=c0+aT (c0=6 cal·K

--1·mol-1, a=10-5 cal·K-2·mol-1), es troben a 10 atm i 500 K (Estat 1) . A partir de l’estat 1, el gas realitza un cicle, en sentit horari, format per dues isotermes (T1=500 K i T3=273,16 K) i dues adiabàtiques, una irreversible de l’estat 2 al 3 i l’altra reversible, de l’estat 4 al 1 . El volum ocupat pel gas a l’estat 2 és 100 l i l’increment de l’entropia de l’Univers en un cicle és d’1 cal·K-1. Determineu: a) L’equació del procés adiabàtic reversible en variables T i V. b) Les variables termodinàmiques dels diferents estats d’equilibri. c) Si és possible invertir el cicle? Raoneu la resposta d)El rendiment del cicle i compareu-lo amb el del cicle de Carnot que funciona entre les mateixes isotermes. SOLUCIÓ: c0lnT+at+RlnV=cte ;b)V1=8,2 l; p2=0,82 atm; V3=790,6 l; p3=0,056 atm; V4=50,8 l; p4=0,88 atm; c) No; d) ηCarnot=0,45; ηC.IRREV=0,40; ηC.IRREV≤ηCarnot

No hay comentarios
Descarga el documento