Termodinámica, Examen Parcial 2, 5 de Noviembre del 2021
1. Un tanque rígido cerrado y aislado térmicamente
está dividido en tres compartimientos, y los tres
contienen el mismo gas ideal con calores específicos
constantes y γ=cp/cv=1.312. El compartimiento A
está a 300 kPa, v = 0.014 m3/mol, y V =1 m3; el
compartimiento B contiene 175 moles a 0.7 MPa y
400◦C; y el compartimiento C tiene un volumen
interior de 0.5 m3, T=300◦C y 100 moles. Las dos
membranas que separan los dos compartimientos
se rompen y el gas se mezcla hasta llegar al
equilibrio térmico. Calcular (a) la temperatura inicial
en A, (b) el volumen inicial de B, (c) la presión inicial
en C, (d) la temperatura final en el sistema, y (d) la
presión final en el sistema.
A
B
C
2. Se usa un recuperador para precalentar agua usando gases de escape de un motor de combustión
interna. Se puede considerar que el escape tiene las propiedades del aire y 100 kg/min de flujo masico,
1 bar de presión y una temperatura inicial de 300◦C. El agua entra a 40◦C y 1 bar y su flujo másico es
100 kg/min. Si se determina que los gases del escape salen a 150◦C, cual es la temperatura de salida
del agua? Asumir que las caídas de presión del agua y del gas son despreciables, y asumir que el
recuperador no pierde calor al medio ambiente.
3. Un secador de pelo usa una resistencia eléctrica de 1 kW para calentar un flujo de aire de 1 kg/min.
Si el aire entra al calentador a 25◦C y sale del calentador a 80◦C, cuánto calor pierde el sistema?
4. En el ciclo de compresión de un motor diésel se comprime aire puro en un proceso adiabático. La
temperatura inicial del aire que entra al cilindro es 50◦C. Si se sabe que el aire se debe calentar hasta
700◦C durante el ciclo de compresión para que el combustible diésel se queme apropiadamente, cual
es la relación de compresión mínima que debe tener el motor? Si el motor esta operando en la
ciudad de Celaya donde la presión atmosférica es 94 kPa, cual es la presión en el cilindro cuando el
motor llega al punto muerto superior?
5. A una turbina de una planta de energía solar entran 90 m3/min de vapor de agua a 3000 kPa, 500◦C.
Una parte del agua sale de la turbina a 500 kPa y 200◦C. El resto del agua (40,000 kg/hora) salen a 6
kPa y 90% de calidad. Calcular el trabajo producido por la turbina si se asume que no pierde calor al
exterior.