Segunda ley de la termodinámica

 Ejemplo 1

Página 4: Máquina de Carnot y ejemplo 2

Página 5: Ejemplo 2 (continuación)

Cálculo del cambio de entropía en procesos reversibles y ejemplo 3

Cálculo del cambio de entropia en mezclas y ejemplo 4

Determine la eficiencia de una máquina que trabaja en forma cíclica, la cual recibe de una fuente a temperatura alta 74560 kcal  y cede 28900 kcal a otra de temperatura menor.

0.23

0.53

0.47

0.61

Su respuesta :

0.61

Es correcto.

ContinuarUna máquina térmica ideal que trabaja entre 778 y 330 K recibe de la fuente a temperatura alta 97500 cal/h. Determine la potencia generada por la máquina.

0.197 kW

0.067 kW

0.329 kW

0.265 kW

Su respuesta :

0.197 kW

Es correcto.

ContinuarDetermine el cambio de entropía durante la expansión isotérmica de 6.5 kg de cloro que se encuentran a 178 kPa y 28 ºC hasta que la presión se reduce a 122 kPa

0.28 kJ/K

1.17 kJ/K

1.57 kJ/K

0.64 kJ/K

Su respuesta :

0.28 kJ/K

Es correcto.

Continuar

Calcule el cambio de entropía durante la fusión de 52 g de hielo a una temperatura de 17 ºC.

35.41 cal/K

19.32 cal/K

6.15 cal/K

14.28 cal/K

 respuesta :

14.28 cal/K

Es correcto.

Continuar

Ciclos termodinámicos

Ciclos termodinámicos (continuación)

 Ejemplo 5

Ciclo de Rankine

Ejemplo 6

Ciclo inverso de Carnot

Ejemplo 7

Determine la eficiencia de un ciclo Diesel de aire al cual es sometido a las siguientes etapas: 1.- Compresión isentrópica: Temperatura inicial: 380 KPresión inicial: 125 kPa Presión final: 983 kPa 2.- Adición de calor a presión constante: Q suministrado: 112000 kJ/mol3.- Expansión adiabática hasta alcanzar el volumen final. 4.- Enfriamiento isocórico hasta alcanzar el estado inicial. Cp aire: 33.08 kJ/(kmol.K) Cv aire: 23.64 kJ/(kmol.K) 

0.23

0.54

0.46

0.77

Su respuesta :

0.77

Es correcto.

Continuar

Analisis energéticos en volumenes de control

Ejemplo 8

Se utiliza agua caliente en un intercambiador de calor para calentar agua fría. Los datos son los siguientes: Agua fría:  

Flujo de agua fría: 275 kg/minPresión agua fría: 1.5 barTemperatura de entrada: 22 ºC, entalpía: 92.37 kJ/kg Temperatura de salida: 45 ºC, entalpía: 188.5 kJ/kg Agua caliente:   Presión agua caliente: 3.7 barTemperatura de entrada: 90 ºC, entalpía: 377.2 kJ/kg Temperatura de salida: 45 ºC, entalpía: 146.9 kJ/kg 

El flujo de agua caliente, en kg/min, es:

114.79 kg/min

155.0 kg/min

172.2 kg/min

137.7 kg/min

Su respuesta :

114.79 kg/min

Es correcto.

ContinuarUna turbina es operada con vapor de la siguiente manera: 

Vapor a la entrada de la turbina:   Flujo de vapor de agua: 45 kg/s Presión de vapor: 21 bar Temperatura del vapor: 430 ºC Velocidad del vapor: 178 m/s Entalpía: 3312.8 kJ/kg Vapor a la salida de la turbina:   Presión de vapor a la salida: 0.9 bar Velocidad del vapor: 45 m/s Pérdida de calor a los alrededores: 28 kJ/kg Entalpía: 2701.5 kJ/kg 

La potencia que suministra esta turbina, en kW, es: 

24224.2 kW

26915.8 kW

18841.1 kW

34990.6 kW

Su respuesta :

26915.8 kW

Correcto.

Continuar

Se bombea agua desde un tanque hacia otro que se encuentra elevado 12 metros. Los datos son los siguientes: 

Temperatura del agua: 23.5 ºC Flujo de agua en la tubería: 167 kg/min Diámetro interno de la tubería: 2.67 cm Presión entrada de la bomba: 2 bar Presión en el punto de descargue: 5 bar 

Estado Presión, bar Temperatura, ºC Entalpía, kJ/kg Entropía, kJ/(kg.K)

1 2 23.5 98.63 0.34593

2 5 23.5 98.93 0.34585

La potencia de la bomba es: 

185.3 W

1049.8 W

1196.7 W

802.8 W

Su respuesta :

1196.7 W

Correcto

Continuar

 Aplicaciones en ingenieria

Carta psicrométrica

Ejemplo 9

Secado y ejemplo 10

El secado es una operación muy común en la industria de alimentos y consistente en reducir el contenido de agua de un alimento mediante evaporación la cual se realiza en forma natural exponiendo el producto a la acción de los rayos solares o llevando el producto a un equipo donde se pone en contacto con una corriente de aire caliente y seco, operación que también se conoce como deshidratación.

Se produce vapor, a través de la quema de metano, en las siguientes condiciones: Vapor producido: 7.5 kg/sPresión del vapor: 3.8 barTemperatura del vapor: 132 ºCTemperatura del agua: 24 ºCCalor de combustión del metano: 890 kJ/molPorcentaje de calor aprovechado del combustible: 72 % 

Estado Temperatura, ºC Presión, bar Entalpía, kJ/kg

Agua 24 3.8 100.92

Vapor 132 3.8 554.93

La cantidad de metano necesario para producir este vapor, en gramos por segundo, es: 

116.48 g/s

66.32 g/s

30.61 g/s

85.02 g/s

Su respuesta :

85.02 g/s

Es correcto.

ContinuarSe concentra un jugo empleando un evaporador de simple efecto. Los datos de este sistema son los siguientes: Jugo:   Flujo de jugo: 567 kg/h Contenido de sólidos inicial: 14.7 % Contenido de sólidos final: 67 % Temperatura a la entrada: 12 ºC 

Temperatura a la salida: temperatura de vapor saturado a la presión de trabajo del evaporador. Vapor utilizado:   Vapor saturado el cual se condensa y sale como líquido saturado. Presión del vapor a la entrada: 120 kPa Presión de trabajo del evaporador: 65 kPa La cantidad de vapor necesario para este proceso, en kg/h, es: 

778.2 kg/h

457.7 kg/h

595.1 kg/h

631.7 kg/h

Su respuesta :

457.7 kg/h

Es correcto.

Continuar