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LAB FISICA II...

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Universidad Autónoma De Nuevo León FIME

Nombre: Matricula: Carrera: Materia: termodinámica básica

1. Un globo esférico de 9 m de diámetro se llena con helio a 27 °C y 200 kipá. Determine la cantidad de moles y la masa del helio del globo. Datos. Diámetro: 9 mts. Temperatura: 27 ˚c. Presión: 200 kpa. v=4/3(3.1416) (r^3) N= (p) (v) / (r) (t) Masa= (N) (M). V=4/3(3.1416)(4.5^3) V= 381.70m3 a) N= (200kpa) (381.70m3) / (8.314kpa*m3/kmol*k)(300.15k) = 30.59 kmol. b) Masa=(30.59kmol)(4.003kg/kmol)= 122.4kg

2 - Determine el volumen específico del vapor de agua sobrecalentado a 15 Mpa y 350 °C, mediante a) la ecuación del gas ideal, b) la carta de compresibilidad generalizada y c) las tablas de vapor. Determine también el error cometido en los dos primeros casos. Datos. Presión: 15Mpa Temperatura: 350˚c. a) Formula del gas ideal. =ѴRT/ P Ѵ = (0.4615 Kp *M3/Kg)(623.15k) / 15,000 kpa Ѵ = 0.01917 m3/kg %error (0.01917 – 0.011481) ∕ 0.011481 X 100 %Error: 66.97 % b) Carta de comprensibilidad generalizada. Pr= 15Mpa / 22.06= 0.68 Tcr=623.15 / 647.1 k = 0.96 Z= 0.72 Ѵ = (0.72) (0.01917 m3/kg) = 0.0138 m3/kg %Error = (0.0138 – 0.01917) / -0.01917 X 100 %error = 28 %.

3- Calcule el cambio de entalpía del oxígeno Δh, en Btu/lbm, cuando se calienta de 800 a 1500 R, usando a) la ecuación empírica de calor específico en función de la temperatura (tabla A-2Ec), b) el valor de cp a a temperatura promedio (tabla A2Eb) y c) el valor de cp a la temperatura ambiente (tabla A-2Ea). Datos. Tr1 = 800 Tr2= 1500

a)

2 3 1 ¿ Cp(T2-T1)= a(T2-T1)+ (T2^2-T1^2)+ ¿ (T2^3-T1^3)+ (T2^4-T1^4) 1 1 4 ¿ ¿ =6.085(1,500-800) +

1 1 (0.2017X10^-2) (1,500^2-800^2) + (0.05275x10^3) 2 3

(1,500^3-800^3) + ¼ (0.053723x10^-9) (1,500^4-800^4) M ΔH= ¿ ∆h ¿ b)

Δh=

5442.3 = 170 BTU/lbm. 31.99

Se trabajó con la tabla A-2Eb Δh=cp(T2-T1) = (0.242 Btu/lbm) (1,500-800) Δh= 169.4 btu/lbm

c)

Se utiliza la constante de Cp de la tabla A-2Ea Δh=Cp (T2-T1) = (0.219 Btu/lbm) (1,500 – 800) ΔH=153 btu/lbm

Problemas de la 2da Ley de termodinámica. 1-Un refrigerador doméstico con un COP de 1.2 quita calor del espacio refrigerado a una tasa de 60 kJ/min. Determine a) la potencia eléctrica que consume el refrigerador y b) la tasa de transferencia de calor del aire de la cocina. Datos. Cop= 1.2

Cop=

QL Went

= 1.2

QL= 60.

a) Went:

60 = 50 kj/min 1.2

b) Qh= Wneto + QL 50+60 = 110

KJ MIN

2- Una máquina térmica trabaja en un ciclo de Carnot y tiene una eficiencia térmica de 75 %. El calor de desecho de esta máquina se rechaza hacia un lago cercano A 60 °F, a razón Btu/min. Determine a) la producción de potencia de la máquina y b) la temperatura de la fuente. Datos: Ի= 75% TL= 60˚ F QL= 800 Ի= 1-

QL = 1.2 QH

a) QH=

QL ի−1

b) ( 800

= 1−0.75

QH= 3,200

QH QL

)=( TH= (

TL= (

W= (75) (3,200) = 2,400 BTU/ MIN

)

QH ) QL

3,200 btu / min )(520 R) 800 btu / min

= Wp= ի x Qh

TH TL

TL= 2,080 R.

2,400(

1hp ) = 56.59 hp 42.407

3-Una bomba térmica opera en un ciclo de bomba térmica de Carnot con un COP de 8.7. Conserva un espacio a 26 °C consumiendo a 4.25 kW de potencia. Determine la temperatura del depósito del cual se absorbe el calor y la carga de calentamiento que suministra la bomba térmica Datos Cop = 8.7 TH= 26˚c Wneto= 4.25 kW 26+273.15= 299 k

a) Cop max = TL= b) Cop=

TH TH −TL

299 8.7−299

– 8.7

= - 269.63K

QH W

(COP)(4.25)= (8.7) (4.25) = 37.00kw QH= 37.00KW .

RESEÑA. Esta materia es muy interesante pero que puedes estudiar y observar el comportamiento de los gases y como trabajan las maquinas mediante ciclos de Carnot para producir energía cinética por ejemplo las locomotoras de vapor, los refrigeradores, sistemas de calefacciones entre otros. Se necesitan mucha teoría para comprender cada tema y más en los gases ideales, también se necesitan estudia mucho las formulas y poder comprender los problemas. Esta materia nos puede funcionar en la industria, en el aspecto de poder tomar mediciones de los manómetros, tuberías, compresores, en incluso en los altos hornos. El curso se me hizo un poco aburrido ya que casi no se veía información, muy forzosamente se veían ejercicios, también el maestro faltaba mucho. Los estudiantes tuvimos que estudiar por nuestra cuenta, además creo que no se me hace justo que se encargue tarea sobre temas que no se han visto. Los ejercicios propuestos no siempre se resuelven con las tablas de Cengel. Opino que esta materia la deberían implementar de forma sencilla y con más ejemplos y teoría para mejor entendimiento para así poderla aplicar en la vida cotidiana sin dificultad....