SOLUCIÓN PROBLEMAS EXAMEN TERMODINÁMICA CURSO 2014-15

TECNOLOGÍA INDUSTRIAL II TERMODINÁMICA CURSO 2014-15

  1. (3,5p) Un cilindro contiene 3 l de He (Cv=3cal /mol·K) a la presión de 2 atmósferas y a la temperatura de 300K. Se somete el sistema a los siguientes procesos:
    1. Se calienta a presión constante hasta 500K
    2. Se enfría a volumen constante hasta 300K
    3. Se comprime isotérmicamente hasta el punto inicial
Se pide:

a) Representa todos los procesos en un diagrama P-V obteniendo las coordenadas de todos los puntos. 1. 2atm, 3l, 300K      2. 2atm, 5l, 500K             3. 1,2 atm, 5l 300K
b) Calcula el trabajo correspondiente a cada proceso y el total
  W12= 405.2J = 4atm·l     W23=0         W31=-310,5J = -3.06 atm·l   WT=94.7J
c)Calcula la variación de energía interna en cada proceso y la total
ΔU12= 612.5J      ΔU23=-612.5J        ΔU31=0    ΔUT=0

d)Calcula el calor puesto en juego en cada proceso y el total

Q12= 1018.2J       Q23=-612.5J        Q31=-310,5J    QT=95,2J

Hemos obtenido los resultados que esperábamos, la energía interna es una variable de estado por tanto, su variación en un ciclo cerrado es cero y W=Q
  1. (1p) Una máquina de Carnot trabaja entre 2 temperaturas fijas con un rendimiento del 20%, si disminuimos la temperatura inferior en 73ºC , el rendimiento de la máquina pasa a ser el doble. Halla las dos temperaturas  T1=365K     T2=292K
  2. (1p) Un motor térmico ideal trabaja según el ciclo de Carnot entre un foco frío a 7ºC y un foco caliente, su rendimiento es del 40%     
    a) ¿A qué temperatura está el foco caliente?  T1=193,7ºC+ 273
      b) ¿En cuantos grados debemos aumentar la temperatura de este foco para que el rendimiento sea del 50%?  ΔT=93,3º

4.(1p) Segundo principio de la termodinámica

5.(1p) Completa el siguiente esquema indicando que representa y que “rendimientos “ podemos obtener


    6. (1p)En un proceso se ha suministrado a un sistema 1500cal. Si el sistema realiza un trabajo de 8000J , calcula la variación de energía interna del sistema durante el proceso.  ΔU=-1730J
    7. (1,5p) Un gas encerrado en un cilindro a 3 atm ocupa un volumen de 20l, se somete el sistema un proceso adiabático de manera que el gas pasa a ocupar 15l,
    a) Calcula la presión a la que se encuentra sometido P= 4,49 atm
    b) Calcula el trabajo, la variación de energía interna y el calor que intervienen en este proceso
    ( γ=1,4 Cv=5·R/2). W=- ΔU= -18.75 atm·l= -1900J