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Diego Paez Semana 3 - Apuntes a1

tarea 1,gestión de personas,semana 1 (e.g. gestión)

TERMODINÁMICA SEMANA 3

Diego Álvaro Paez Barria

20-12-2021

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DESARROLLO

• Responda con sus propias palabras las siguientes interrogantes:

a. Señale dos enunciados de la 1ra Ley de la termodinámica e indique cómo se relacionan entre si (1 punto)

 El conjunto de los estados de equilibrio a los que puede acceder un sistema termodinámico cerrado sería adiabáticamente, un conjunto simplemente conexo

 El trabajo de la conexión adiabática entre dos estados de equilibrio de un sistema cerrado depende exclusivamente de ambos estados conectados

 Podemos apreciar que ambos enunciados se entrelazan y nos dan a entender finalmente que la energía no se crea, ni destruye, solo se transforma

b. La energía cinética de un fluido aumenta a medida que se acelera en una tobera adiabática. ¿De dónde procede esa energía cinética? (0,5 puntos)

 La energía cinética de un fluido subirá a expensas de la energía interna como se aprecia por una baja en la temperatura del fluido

c. ¿Qué es energía de flujo? ¿Poseen energía de flujo los fluidos en reposo? (0,5 puntos)

 La energía de flujo se puede definir como la energía que un fluido contiene debido a la presión que contiene, los fluidos en reposo no poseen energía de flujo porque están en reposo

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0,3

(

^Kjs

)

⁺

(

^0,6 ^Kgs

)(

^1,005kg^Kj−C °

)

⁽⁷^{° C}⁾⁻^0,3^Kw⁼^4,22^Kw

b) Se estrangula vapor de agua a través de una válvula bien aislada, de 8 MPa y 350 °C hasta 2 MPa.

Determine la temperatura final del vapor. (1,5 puntos)

P₁=8Mpa T₁=350° C H₁=2988,1 Kj

Kg E_¿−Eout=∆ E Sistema⁰=0 E_¿−E_out mh₁−mh2 h₁−h2

Debido a que Q=W Ke=0 ; Entonces la T° de salida de vapor quedara dada por:

T=250+

(

⁽⁽^2988,1^3024,2⁻⁻^2903,3^2903,3⁾⁾

)

^∗300⁻²⁵⁰ ^T⁼²⁵⁰⁺

⁽

^120,9^84,8

⁾

^∗50 ^T^=285,07^°C ^P²

h₂=h₁^∆ t₂=285,07°C

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c) A una tobera entra aire constantemente a 300 kPa, 200 °C y 45 m/s, y sale a 100 kPa y 180 m/s. El área de entrada de la tobera es 110 cm2. A partir de esos datos calcule:

a) El flujo másico por la tobera, b) La temperatura del aire a la salida c) El área de salida de la tobera. (3 puntos)

V1= RT1/ 1P =( (0,287kPa*m³/Kg*K)(473K))/300kPa= 0,4525 m³/Kg m= 1/V A1 1V1= 1/ 0,4525 m3/Kg(0,0110m²)(45m/s)= 1,094Kg/s

Ein-Eout= E sistema = 0⁰ Ein= Eout

m(h +V1 12/2)=in (h2 +V22/2) (Q W pe 0)≡ ≡ ≡ 0= h2-h1+ ((V22-V12)/2) 0= Cp(T2-T )+ ((V -V1 22 12)/2)

0= (1,02 Kj/Kg*K)(T2-200°C)+((180m /s)-(4,5m/s² ²))/2 = 1Kj/Kg/ 1000m²/s² T2= 185,2°C

Volumen especifico del aire de salida:

V2= RT2/P2= ((0,278 Kpa*m /Kg*K)(185,2+273K))100Kpa= 1,315 m³ ³/Kg m= (1/V )A2 2V2 1,094Kg/s= (1/1,315m3/Kg)A (180m/s)=2

A2= 0,007992 m² A=79,92cm²

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 Un intercambiador de calor de tubos concéntricos con pared delgada, de contraflujo, se usa para enfriar aceite (cp = 2,20 kJ/kg · °C) de 150 °C a 40 °C, a un caudal de 2 kg/s, utilizando agua (cp = 4,18 kJ/kg · °C), que entra a 22 °C, a un caudal de 1,5 kg/s. Determine (a) la tasa de transferencia de calor en el intercambiador y (b) la temperatura de salida del agua (1,5 puntos).

Q = (mCp)c (Tec -Tsc)= (mCp)f(Tsf-Tef)

Tsf= (mCp)c(Tec-Tsc)/(mCp)f+ Tef

Tsf= (2 kg/s*2.20 kJ/kg ·°C)(150°C -40°C)/(1,5 kg/s*4.18 kJ/kg·°C)+ 22°C Tsf= 99,19 °C

Qaceite= maceite*Cpaceite(T1-T2)

Qaceite= (2kg/s)(2,2Kj/KgK)(150°C-40°C) Qaceite= 484 Kj/g= 484Kw

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REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

IACC (2018). Primera Ley de Termodinámica. Termodinámica. Semana 3.