8 materias · 89 temas · 412 ejercicios
Leé el enunciado y abrí cada paso de la resolución.
Un dispositivo cilindro–émbolo contiene gas helio, inicialmente a , y . El helio se comprime en un proceso politrópico hasta y .
Determiná el calor ganado o perdido durante el proceso.
Intentá resolverlo antes de abrir los pasos.
Tomá como sistema el helio encerrado en el cilindro. El émbolo impide que entre o salga masa: . El émbolo sí se mueve durante la compresión; por eso el volumen total cambia y al final es menor. Todavía no aplicamos el balance de energía.
En la tabla A-1 buscá la fila «Helio» y leé en la columna señalada . Pasá a kelvin antes de usar la ecuación de gas ideal. Con hallá la masa y luego . Anotá , y en la primera fila de la tabla. Dejá pendiente: en el próximo paso leemos de A-2 para calcularlo.
| Estado | T (K) | P (kPa) | v (m³/kg) | u (kJ/kg) |
|---|---|---|---|---|
| 1 | 293,15 | 150 | ≈ 4,05895 | Pendiente de A-2 |
Con cᵥ constante se usa u = cᵥT como convención de cálculo para ambos estados. Solo la diferencia u₂ − u₁ interviene en el balance.
En la tabla A-2 buscá la fila «Helio» y leé en la columna señalada. Suponé ese valor constante entre los dos estados. Con la convención de cálculo , obtené primero y luego ; no son valores leídos directamente de A-2. Convertí a kelvin. Como la masa se conserva, usá para hallar y después . Completá ambas filas de la tabla.
| Estado | T (K) | P (kPa) | v (m³/kg) | u (kJ/kg) |
|---|---|---|---|---|
| 1 | 293,15 | 150 | ≈ 4,05895 | ≈ 913,34 |
| 2 | 413,15 | 400 | ≈ 2,14518 | ≈ 1287,21 |
Con cᵥ constante se usa u = cᵥT como convención de cálculo para ambos estados. Solo la diferencia u₂ − u₁ interviene en el balance.
Ubicá en el eje horizontal y en el vertical. Marcá el estado 1 en y , y el estado 2 en y . Trazá la isoterma completa de por 1 y la de por 2; para el gas ideal siguen . Uní los estados con la curva de compresión politrópica, distinta de las dos isotermas. El helio permanece gaseoso; no hay cambio de fase que requiera una campana.
Con los dos estados ya definidos, despejá de . Después calculá el trabajo de frontera hecho por el helio. Como el volumen disminuye, el resultado es negativo. No supongas que la compresión es adiabática.
Tomá hacia el helio y hecho por él. Suponé despreciables los cambios de energía cinética y potencial y que el único trabajo es el de frontera. Usá la diferencia de de la tabla y la masa conservada; el calor negativo indica que el gas lo cede.
El helio pierde aproximadamente de calor.
Revisá el enunciado completo antes de contratar y elegí solamente el ejercicio que te sirva.
Compresión en una etapa con n=1,2Se dispone de aire a 100 kPa (≅ 1 at), y 300 K, y se desea comprimirlo hasta una presión de 1000 kPa.
a) Hallar la temperatura de salida de compresor de una etapa a utilizar para tal proceso. Supóngase que la evolución es una politrópica con n = 1,2;
b) hallar el trabajo total gastado por el compresor, por unidad de masa;
c) suponiendo que la evolución dentro del compresor es isotérmica, repita a) y b). ¿Qué conclusiones obtiene al comparar los resultados de las dos evoluciones?Alquiler individualAcceso al video durante 72 horas$5.000✓ Disponible en el plan de videos del temaVer enunciado y opciones →
Compresión adiabática de aireUn compresor adiabático aspira 1000 m3/h de aire a P0 = 1 atm y T0 = 300 K y lo comprime a un estado final desconocido. La potencia transferida al eje es de 180 HP. Calcular la temperatura y presión final. T1: 716,32 K; P1: 2,062 MPa.Alquiler individualAcceso al video durante 72 horas$5.000✓ Disponible en el plan de videos del temaVer enunciado y opciones →
Compresor de dos etapas con enfriamiento intermedioUn compresor alternativo de dos etapas, comprime aire desde una presión p1=100 KPa y T1=300 K, hasta una presión p4=1000 KPa. Dentro del compresor, el aire sigue una evolución adiabática reversible, hasta que la presión alcanza un valor intermedio p2=300 KPa. A esa presión cuyo valor se mantiene, se le extrae calor al aire, hasta que la temperatura vuelve al T3=300 K. El calor se cede a una fuente con una temperatura Tfuente=280 K. A partir del estado 3, se comprime hasta la presión p4, siguiendo una evolución isotérmica. Se pide:
1) haga un esquema de la instalación y del diagrama pv;
2) trabajos del compresor por unidad de masa de aire, en sus dos etapas;
3) calor por unidad de masa de aire cedido por el intercambiador y
4) calcular la entropía generada por unidad de masa de aire, en la instalación.
Justifique todas las respuestas. Considere cp constante e igual a 1,018 kJ/(kgK). Considere χ=1,4.Alquiler individualAcceso al video durante 72 horas$5.000✓ Disponible en el plan de videos del temaVer enunciado y opciones →
Compresor de 1 etapa isotérmico y luego adiabáticoSe dispone de aire a 100 kPa (≅ 1 at), y 300 K, y se desea comprimirlo hasta una presión de 1000 kPa.
a.) Hallar la temperatura de salida de compresor de una etapa a utilizar para tal proceso. Supóngase que la evolución es una politrópica con n=1,2;
b) hallar el trabajo total gastado por el compresor, por unidad de masa;
c) suponiendo que la evolución dentro del compresor es isotérmica, repita a) y b). ¿Qué conclusiones obtiene al comparar los resultados de las dos evoluciones?Alquiler individualAcceso al video durante 72 horas$5.000✓ Disponible en el plan de videos del temaVer enunciado y opciones →
Compresión reversible y adiabáticaSe comprime aire en el motor de un automóvil a 22 °C y 95 kPa de una manera reversible y adiabática. Si la razón de compresión V1/V2 del motor es 8, determine la temperatura final del aire.Alquiler individualAcceso al video durante 72 horas$5.000✓ Disponible en el plan de videos del temaVer enunciado y opciones →Elegí los videos de este tema, la resolución de tu guía y el foro de la materia según lo que necesites.
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