serie7.doc Cátedra: Física II Problemas de Aplicación: Algunas consecuencias del Premier Ppio. de la Termod. Serie No. 7 – Tema 7 1. Un volumen de 10 lt de aire, que se encuentra a una temperatura de 27 °C y presión de 1 atm se comprime isotérmicamente hasta un volumen de 2 lt. Posteriormente se le permite expandirse adiabáticamente hasta un volumen de 10 lt. Representar a la transformación en un diagrama P - V. Calcular la temperatura final del aire considerándolo como gas ideal y con un exponente adiabático γ = 1,4. 2. Se comprimen politrópicamente 300 dm 3 de aire desde la presión de 1 kg/cm 2 y la temperatura de 15 °C hasta la presión de 9 kg/cm 2 . Siendo el exponente politrópico n = 1,1; determinar la temperatura final; la variación de energía interna y el trabajo de compresión. Para el aire c v = 0,171 kcal/kg °C. 3. Un cilindro contiene 88 gr de gas anhídrido carbónico ( CO 2 ), a la temperatura de 27 °C. Está provisto de un pistón móvil el cual lo comprime hasta un volumen diez veces menor que el inicial. Calcular la temperatura final del gas considerando el proceso adiabático con un exponente de 1,3. Determinar en forma gráfica y analítica el trabajo de compresión. 4. En un recipiente rígido se encuentran contenidos 0,4 kg de aire, los cuales reciben del exterior una cantidad de calor en forma que la presión aumenta de 1 a 1,8 kg/cm2 Determinar el estado inicial, el final, la cantidad de calor suministrada, la variación de energía interna, el trabajo de circulación, la variación de entalpía. La temperatura inicial del aire es de 20 °C. Representar gráficamente el proceso. C v = 0,175 kcal/kg °K. 5. Se calientan 0,05 kg de nitrógeno a presión constante de 1 kg/cm2 desde 0 °C a 700 °C. Calcular el estado inicial, el final, el trabajo de expansión, el aumento de energía interna, el calor recibido del exterior y la variación de entalpía del fluido. Representar gráficamente la transformación. C v del nitrógeno = 0,189 kcal/kg°K. 6. La temperatura de 0,454 kg de aire desciende durante una expansión adiabática desde 315 °C hasta 149 °C. Hallar los valores de C p y C v del aire si en la expansión se entrega un trabajo de 5530 kgm. Exponente adiabático del aire γ = 1,405 7. Un compresor debe entregar 160 kg de aire/hora a la presión de 6 kg/cm 2 siendo la presión inicial de 1 kg/cm 2 y la temperatura inicial de 10°C. Calcular la potencia teórica necesaria y la cantidad de calorías que deben eliminarse en la refrigeración A) para una compresión isotérmica B) para una compresión adiabática γ aire = 1,4.. 8. Un amortiguador de aire está construido por un cilindro de 30 cm de diámetro y 70 cm de largo. Inicialmente el aire se encuentra a la presión de 1 kg/cm 2 y la temperatura de 20°C. Calcular la presión y la temperatura al final de una compresión que se supone adiabática para un recorrido del pistón de 60 cm. Calcular el trabajo neto que debe absorber el amortiguador durante tal recorrido. 9. Para accionar un motor de aire se utiliza aire a la presión relativa de 21 kg/cm 2 . El aire sale del motor a la presión relativa de 1,055 kg/cm 2 . Determinar la temperatura del aire comprimido que al expandirse no provoque la formación de escarcha (hielo) en el tubo de escape del motor. Supóngase que la expansión es adiabática y el exponente adiabático γ aire = 1,4. 10. Un mol de gas ideal con C p = 5 cal/mol °K se encuentra a la temp inicial de 50°C y presión de 10atm. Al expandirse reversiblemente a lo largo de cierto camino politrópico hasta la presión de 1 atm termina ocupando un volumen de 18,05 lt. Calcular el exponente de la politrópica, el calor especifico de la politrópica, el calor puesto en juego en la evolución, el trabajo realizado y las variaciones de energía interna y entalpía.