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8/11/2019 Eduardo Trabajo de Temo
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PRIMERA LEY DE LA TERMODINMICA CONSERVACIN DE LA ENERGA
1.- En un saln de clases que normalmente aloja a 40 personas se
instalarn unidades de aire
acondicionado con capacidad de enfriamiento de 5 kW. Se puede
suponer que una persona en
reposo disipa calor a una tasa de alrededor de 360 kJ/h. Adems,
hay 10 focos en el aula, cada uno
de 100 W, y se estima que la tasa de transferencia de calor
hacia el aula a travs de las paredes esde 15 000 kJ/h. Si el aire
en el aula se debe mantener a una temperatura constante de 21C,
determine el nmero de unidades de aire acondicionado
requeridas.
Solucin
Un aula es estar con aire acondicionado de ventana utilizando
unidades de aire acondicionado. La
carga de enfriamiento se debe a la gente, las luces y la
transferencia de calor a travs de las
paredes y las ventanas. El nmero de 5-kW de aire de ventana
unidades de acondicionamiento
necesarios es a determinar.
Supuestos No hay equipos de disipacin de calor (por ejemplo,
ordenadores, televisores, o rangos)en la habitacin.
Anlisis de la carga de enfriamiento total de la habitacin se
determina a partir
Qenfiamiento =Qluces +Qpersonas + Qganacia de calo
Donde
Qluces = 10*100W=1KW
Qpersonas = 40*360KJ/h= 4KW
Qganacia de calo = 15 000 kJ/h = 4.17KW
Sustituyendo,
Qenfiamiento = 1+4+4.17=9.17KW
As, el nmero de unidades de aire acondicionado requiere es
=1.83 2units
2.- Un ventilador se utiliza para acelerar aire en calma a una
velocidad de 10 m/s a razn de 4
m3/s. Determine la potencia mnima que se debe suministrar al
ventilador. Tome la densidad del
aire como 1.18 kg/m3.
Un ventilador es acelerar el aire en reposo a una velocidad
especificada a un caudal especificado.
El mnimo de energa que debe suministrarse al ventilador se va a
determinar.
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Supuestos El ventilador funciona constantemente.
Propiedades La densidad del aire se da a ser = 1,18 kg/m3 .
Anlisis Un ventilador transmite la energa mecnica del eje
(potencia en el eje) a la energa
mecnica del aire (energa cintica). Para un volumen de control
que encierra el ventilador, el
balance de energa se puede escribir como
Eenta - Esale = dE/dt = 0 Eenta = Esale
Wentra =maireKesalida =maire
Donde
Maire =V=1.18 kg/m3.( 4 m3/s)=4.72kg/s
Sustituyendo, la entrada de la potencia mnima requerida se
determina
Wentra =maireKesalida =maire
= 4.72kg/s(10 m/s)
2(
) = 263j/s =236W
Trabajo
3. Durante un proceso de expansin, la presin de un gas cambia de
15 a 100 psia de acuerdo con
la relacin P =aV + b, donde a =5 psia/pie3 y b es una constante.
Si el volumen inicial del gas es 7
pies3, calcule el trabajo realizado durante el proceso.
Desarrollo
Un gas en un cilindro se calienta y se le permite expandirse a
una presin especfica en un proceso
durante el que los cambios de presin linealmente con el volumen.
El trabajo de frontera
realizado durante este proceso es ser determinado.
Supuestos El proceso es cuasi-equilibrio.
Anlisis (a) La presin del gas cambia linealmente con el volumen,
y por lo tanto la curva de
proceso en un PV diagrama ser una lnea recta. El trabajo de
frontera durante este proceso es
simplemente el rea bajo el proceso curva, que es una forma
trapezoidal. Por lo tanto,
En el estado 1
P1 =AV1 +b
100 psia =(5 psia/pie3)( 7 pies3) +b b=-20 pies3
Y p1-
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Wb,afuera = rea =
(v2-v1)= 1btu/5.4039 psia.pie3
Wb,afuera = 181 btu
