solucio exercicis ampliació 1-resolts a classe

Solucionari exercicis ampliació Unitat 1 Tecnologia Industrial 2

Exercicis d’ampliació . Unitat 1_1

Tecnologia Industrial 2

1. Una màquina tèrmica té una potència útil de 200 CV. Quin serà el seu consum de gas natural a 3 atmosferes i 68 oF (Pc en CN = 11 000 kcal/m3) per hora de funcionament si té un rendiment del 55 %?

Exercicis d’ampliació . Unitat 1_1

Tecnologia Industrial 2

3. Una caldera mixta calefacció-aigua calenta funciona amb gas natural de poder calorific pc = 62 MJ/kg.

Quan només subministra aigua calenta, pot donar-ne fins a un cabal de q = 13,2 L/min i elevar-ne la temperatura fins a t = 30 oC. Determina en aquestes condicions: a. La potència útil (P), tenint en compte que la calor específica de l’aigua (C aigua) és de 4,18 J/(g oC). b. El rendiment (η), si el consum de combustible (qcomb) és de 0,52 g/s. c. El temps (t) i el combustible (m) necessaris per escalfar 30 oC un volum d’aigua (V) de 180 L.

Tecnologia Industrial 2

Exercicis d’ampliació . Unitat 1_1

6. Amb una batedora se subministren 100 kJ a 3 L d aigua a 48 oC continguts en un recipient. Si al mateix temps s extreuen 400 kJ, quina serà la temperatura de l aigua al final del procés?(ce de l aigua = 4,18 kJ/kg oC) A partir del primer principi calculem la calor neta que entra o surt del sistema:

Q = ΔU + W=−400 kJ = U − 100 kJ

d on ΔU = −300 kJ

La variació d energia interna de l aigua és la que provocarà la disminució de temperatura:

ΔU = m·ce·(T2 − T1)

−300 kJ = 3 kg·4,18 kJ/kg oC·(T2 − 48 oC) d on T2 = 24 oC

Exercicis d’ampliació . Unitat 1_1

Tecnologia Industrial 2

9. Un gas en un recipient està a una pressió d 1,5 atm i a un volum de 4 m3. Quin és el treball fet pel gas quan: a) S expansiona a una pressió constant fins al doble del volum inicial. És una expansió isobàricaamb P = 1,5 atm. El volum final serà de 8 m3.

Per tant, el treball fet serà de: W1−2 =p·ΔV=p·(V2−V1)=1,5·1,013·105 Pa·(8 − 4) m3 =6,075·105 J b) Es comprimeix a pressió constant fins a 1/4 del volum inicial.

W1−2= p ·ΔV = p·(V2− V1) = 1,5·1,013·105 Pa·(1 − 4) m3 =−4,56·105 J És un treball negatiu en tant que el volum disminueix.

Exercicis d’ampliació . Unitat 1_1

Tecnologia Industrial 2

10. Tenim 4 mols d un gas que es pot consi- derar ideal que es comprimeixen de manera adiabàtica (γ = 1,6) des de 5 bar de pressió a 20 oC fins a 10 bar. Determina: a) El treball fet sobre el gas.

Si el procés és adiabàtic, el treball ve determinat per l expressió: Calculem primer el volum inicial a partir de l equació d estat dels gasos perfectes:

Ara ja podem calcular el volum final: p1V1γ =p2V2γ

5 bar ⋅(0,0195 m)1,6= 10 bar ⋅V21,6 El treball serà:

=

Exercicis d’ampliació . Unitat 1_1

Tecnologia Industrial 2

b) Si la compressió es fes seguint un procés isotèrmic, quin seria el treball?

En el procés isotèrmic l expressió del treball és:

Hem de calcular el valor del volum final V2 en aquest nou procés isotèrmic, aplicant la Llei de Boyle-Mariotte:

p 1 V1 = p 2 V2

El treball, finalment, serà: