Termodinmica

Jess A. Snchez-Gonzlez

SEMINARIO 2: (PROCESOS)

1. Un tanque completamente aislado y rgido (de 160 litros), est dividido por un diafragma

(aislado) en dos partes iguales; un lado contiene H2 a 900 KPa y 300K, el otro lado contiene

H2 a 400 KPa y 400K. El diafragma se abre y los gases se mezclan. Cul es la Presin y

Temperatura final de la mezcla?

2. Un gas ideal caliente en un cilindro se enfra y se comprime empujando un pistn, durante

esa operacin se registran los siguientes datos con respecto a las condiciones en el cilindro

(PM = 29 g/mol, k = 1,39). Determine: Q total, W total, U total y H total.)

Estado Temp. (C) Vol. (Litros) Pres. (atm)

1 303 24 12

2 189 21 11

3 12 18 11

3. Un tanque aislado, interiormente esta dividido en dos secciones mediante un diafragma. La

seccin A de contiene gas metano (CH4) a 400 KPa y 800K. La otra seccin B de 180 litros

esta completamente vaca. El diafragma se revienta y el metano se distribuye en todo el

cilindro. Cul es la temperatura y la presin final en el tanque? (VA = VB/3)

4. 5 Libras de gas ideal a 40 psia, 180 pies3 y 180F sigue un proceso sin flujo hasta llegar a una

presin de 120 psia y un volumen de 80 pies3 .Determinar: W, Q, H, U, S. (k = 1.41,

PM=28 g/mol)

5. Determine el trabajo realizado por una libra de fluido que se expande lentamente, en un

arreglo pistn cilindro, desde una presin inicial de 80 psia y 1 pies3 de volumen, hasta un

volumen final de 4 pies3 y de acuerdo a las siguientes relaciones:

a) PV = constante b) P = 100 20V (volumen en pies3 )

6. 20 g de un gas ideal Cv=3/2Rg, que ocupa un volumen de 4m

3 a 8atm y 400 K, se expande

hasta 1atm. Calcular volumen y temperatura final, adems Q, W y U. Para los sgtes.

procesos: a) Isotrmico reversible b) Adiabtico reversible

7. 5 Libras de gas ideal a 40 psia, 180 pies3 y 180 F sigue un proceso sin flujo hasta llegar a

una presin de 120 psia y un volumen de 80 pies3. Determinar: W, Q, H, U, S. (k = 1.41,

PM=28 g/mol)

Termodinmica

Jess A. Snchez-Gonzlez

aire

8. Un gas ideal experimenta dos procesos consecutivos el primero una compresin adiabtica

desde 300 K hasta 1200 K y el segundo proceso Isobrico hasta 3000 K si el volumen final

es 5m3, y las presiones cambiaron de 10 KPa a 1280 KPa. Cul es el valor del trabajo total y

el calor total? (R=840 J/kg-K)

9. Un sistema completamente aislado, tiene un diafragma mvil que separa dos cavidades, una

de las cuales contiene un gas ideal a T1= 400K, mientras que la otra se conecta exterior. En

un primer momento se hace ingresar aire al interior de la cavidad que se conecta al exterior,

lo cual ocasiona una compresin adiabtica del gas ideal cuyas caractersticas son T2= 600K,

V2= 430,5 litros (adems 4V1= 9V2). Finalmente se deja salir el aire y el diafragma mvil se

expande hasta que la presin del gas ideal alcanza el equilibrio con la atmsfera, (presin

atmosfrica = 1 atm) y T3= 300K. (R= 0,082 litro-atm

/mol-K ). Hallar el trabajo total, la energa

interna total y la entropa y la entalpa total.

10. Una botella plstica de 2 litros de refresco contiene aire a 300 K y 11,5 bar de presin

manomtrica.

A) Cunto trabajo podra realizar este gas si Usted lo puede expandir hasta 1 bar? a)

Isotrmica y reversiblemente. b) Adiabtica y reversiblemente.

B) Ahora que se ha calculado el gas que se expande, que tuvo que empujar la atmsfera de 1

bar, restmoslo del trabajo realizado y de all evaluemos el trabajo til que puede ser

extrado por: a) Una Expansin isotrmica. B) Una expansin adiabtica.

C) Encuentre la energa liberada cuando la botella plstica de refresco presurizada a 11,5 bar

manomtricos y 300 K, explota.

11. A 200C el propeno tiene un calor especfico Cp de 1940 J/Kg K, encuentre k, la razn de

calores especficos del propeno en estas condiciones.

12. Se forma una mezcla a 689,48 KPa abs. y 37,8 C reuniendo los siguientes gases (cada

volumen antes de la mezcla se mide a 689,48 KPa abs. y 37,8 C): 3 moles de CO2, 2 moles

de N2, 4,5 moles de O2. Determine las presiones parciales de los componentes despus del

mezclado.

P1

V1

T1

P3

V3

T3

P2

V2

T2

aire