facultad de ingenierรa divisiรn de ciencias...
TRANSCRIPT
MARTES 28 DE MAYO DEL 2019 10:30 h, SEM 2019-2
Nombre del alumno: _______________________________________________________ Firma:______________
Instrucciones: Lea cuidadosamente los seis problemas que se ofrecen y resuelva cuatro en dos horas. Se permite la
consulta de cualquier documento propio. Se prohรญbe el uso de cualquier otro dispositivo que no sea la calculadora.
1. El volumen especรญfico del aire atmosfรฉrico, entre 0 [๐๐] y 10 [๐๐] de altitud, se expresa segรบn ๐ฃ = ๐ผ/๐, donde
๐ผ = 72.435 [๐๐ฝ
๐๐] y ๐ se expresa en [๐๐๐]; si al nivel del mar se tiene que ๐ฃ = 714.87 [
๐๐3
๐๐] y ๐ = 9.8 [
๐
๐ 2], calcule
la presiรณn atmosfรฉrica en la Ciudad de Mรฉxico, la cual se encuentra a 2250 [๐] sobre el nivel del mar.
2. Un intercambiador de calor aislado es utilizado para calentar agua (๐๐๐๐ข๐ = 4.186 [๐๐ฝ
๐๐ โ ]) de 12[โ] a 60[โ]
a razรณn de 4320 [๐๐
โ]. Si el calentamiento se realiza mediante un flujo de 126 [
๐๐
๐๐๐] de aceite
(๐๐๐๐๐๐ก๐ = 2130 [๐ฝ
๐๐ โ]) a 90 [โ], calcule la temperatura final del aceite.
3. Por una tuberรญa fluye refrigerante 134๐ a 800 [๐๐๐] y 40 [โ]. Si se estrangula por medio de una vรกlvula
adiabรกtica hasta 60 [๐๐๐], calcule la temperatura despuรฉs del estrangulamiento.
4. Un tanque rรญgido contiene 0.85 [๐๐] de vapor de agua saturado a 375 [๐๐๐]. Si se presenta una disipaciรณn de
calor provocando que la presiรณn disminuya hasta 75 [๐๐๐], calcule en [๐๐ฝ], el calor disipado.
5. Ingresan 0.85 [๐๐
๐ ] de CO2 a un compresor a 100 [kPa] y 22 [ยฐ๐ถ], comprimiรฉndose isoentrรณpicamente hasta
800 [๐๐๐], calcule la potencia del compresor. Considere que para el CO2 : ๐๐ = 0.846 [๐๐ฝ
๐๐ โ๐พ] y ๐ = 1.289.
6. En un sistema cilindro-รฉmbolo se tienen 0.2[๐๐] de un gas ideal (๐ = 0.195 [๐๐ฝ
๐๐ โ๐พ] , ๐ = 1.27) a 150 [๐๐๐] y
2 [ยฐ๐ถ]. Si el gas se comprime politrรณpicamente hasta 1050 [๐๐๐] y 431 [๐พ], calcule, en[๐๐ฝ
๐พ], la variaciรณn de
entropรญa del gas.
FACULTAD DE INGENIERรA
DIVISIรN DE CIENCIAS BรSICAS
COORDINACIรN DE FรSICA Y QUรMICA
SECCIรN ACADรMICA DE TERMODINรMICA
TERMODINรMICA (1437) Y TERMODINรMICA (0068)
PRIMER EXAMEN FINAL
TURNO MATUTINO
MARTES 28 DE MAYO DEL 2019 10:30 h, SEM 2019-2
1
๐๐ = โ๐๐๐๐ง, ๐๐ = โ1
๐ฃ๐๐๐ง, ๐๐ = โ
๐
๐ผ๐๐๐ง,
๐๐
๐= โ
๐
๐ผ๐๐ง
โซ๐๐
๐= โ
๐
๐ผโซ ๐๐ง๐ง๐ถ๐ท๐๐
๐๐๐๐๐
๐๐ถ๐ท๐๐
๐๐๐๐๐
๐๐(๐๐ถ๐ท๐๐) โ ๐๐(๐๐๐๐๐) = โ๐
๐ผ(๐๐ถ๐ท๐๐ โ ๐๐๐๐๐)
ln (๐๐ถ๐ท๐๐๐๐๐๐๐
) = โ๐
๐ผ(๐๐ถ๐ท๐๐ โ ๐๐๐๐๐)
๐ln(๐๐ถ๐ท๐๐๐๐๐๐๐
)=โ๐๐ผ(๐๐ถ๐ท๐๐โ๐๐๐๐๐)
๐๐ถ๐ท๐๐๐๐๐๐๐
= ๐โ๐๐ผ(๐๐ถ๐ท๐๐โ๐๐๐๐๐)
๐๐ถ๐ท๐๐ = ๐๐๐๐๐ (๐โ๐๐ผ(๐๐ถ๐ท๐๐โ๐๐๐๐๐))
๐๐๐๐๐ = 0 [๐]
๐ง๐ถ๐ท๐๐ = 2250 [๐]
๐๐๐๐๐ =๐ผ
๐ฃ=72435 [
๐ฝ๐๐]
0.71487 [๐3
๐๐]= 101326.11 [๐๐]
๐๐ถ๐ท๐๐ = 101326.11[๐๐]
(
๐(
โ 9.8[
๐๐ 2]
72435[๐ฝ๐๐](2250[๐])
)
)
๐๐ถ๐ท๐๐ = 74733.86 [๐๐]
2
๐๐ = โ ๐๐๐
๐๐ฬ ๐๐(๐2๐ โ ๐1๐) = โ ๐๐๐ฬ ๐๐๐(๐2๐๐ โ ๐1๐๐)
FACULTAD DE INGENIERรA
DIVISIรN DE CIENCIAS BรSICAS
COORDINACIรN DE FรSICA Y QUรMICA
SECCIรN ACADรMICA DE TERMODINรMICA
TERMODINรMICA (1437) Y TERMODINรMICA (0068)
PRIMER EXAMEN FINAL TURNO MATUTINO
SOLUCIONES
๐2๐๐ = ๐1๐๐ +๐๐ฬ ๐๐(๐2๐ โ ๐1๐)
โ ๐๐๐ฬ ๐๐๐= 90 [ยฐ๐ถ] +
1.2 [๐๐๐ ](4186 [
๐ฝ๐๐ โ โยฐ๐ถ]
) (60 โ 12)[ยฐ๐ถ]
โ2.1 [๐๐๐ ](2130 [
๐ฝ๐๐ โ โยฐ๐ถ
])
๐2๐๐ = 36.1 [ยฐ๐ถ]
3
Con
1
1
1
800 0.8de tablas, 276.45
40
P kPa MPa kJh
T C kg
Pero 1 2 276.45
kJh h
kg
,
Entonces con
2
2
60 0.06
interpolando:276.45
P kPa MPa
kJh
kg
T C P MPa kJh
kg
20 0.06 272.94
x 0.06 276.45
30 0.06 281.37
x=24.16[ยฐC] Por lo que 2 24.16[ ]T C
4
๐ +๐ = โ๐ pero ๐ = 0
Entonces ๐ = ๐(๐ข2 โ ๐ข1)
Con
3
1
1
1
v 0.49133
375 de tablas,
2550.9
m
kg
P kPakJ
ukg
, pero 3
2 1v v 0.49133m
kg
Con
3
3
2
v 0.001037
v 2.217275 de tablas,
384.36
2111.8
f
g
f
fg
m
kg
m
kgP kPa
kJu
kg
kJu
kg
3 3
3 3
0.49133 0.001037
0.2212
2.2172 0.001037
f
g f
m m
v v kg kgx
v v m m
kg kg
2 384.36 0.2212 2111.8 851.564f fg
kJ kJ kJu u xu
kg kg kg
0.85 851.564 2550.9 1444.44kJ
Q kg kJkg
5
๏ฟฝฬ๏ฟฝ = ๏ฟฝฬ๏ฟฝ ๐๐ (๐2 โ ๐1) , ๐2 = ๐1 (๐2
๐1)
๐โ1
๐
๐2 = 295.15[ ๐พ] (800 [๐๐๐]
100 [๐๐๐])
1.289โ11.289
= 470.45 [๐พ]
๏ฟฝฬ๏ฟฝ = 0.85 [๐๐
๐ ] (0.846 [
๐๐ฝ
๐๐ โ๐พ]) (470.46 [๐พ] โ 295.15 [๐พ])
๏ฟฝฬ๏ฟฝ = 126.065 [๐๐]
6
๐๐ =๐
1 โ1๐
=0.195 [
๐๐ฝ๐๐ โ๐พ]
1 โ11.27
= 0.9172 [๐๐ฝ
๐๐ โ๐พ]
โ๐ = ๐ [๐๐ ln (๐2๐1) โ ๐ ln (
๐2๐1)]
โ๐ = 0.2 [๐๐] [0.9172 [๐๐ฝ
๐๐ โ๐พ] ln (
431 [๐พ]
275.15[๐พ]) โ 0.195 [
๐๐ฝ
๐๐ โ๐พ] ln (
1050 [๐๐๐]
150 [๐๐๐])]
โ๐ = 0.2 [๐๐] [0.4116 [๐๐ฝ
๐๐ โ๐พ] โ 0.3794 [
๐๐ฝ
๐๐ โ๐พ] ]
โ๐ = 6.43 [๐ฝ
๐พ] = 0.00643 [
๐๐ฝ
๐พ]