Problemas maquinas termicas

1- En una maquina de vapor consumimos por hora 4kg de carbon de poder especifico 8000cal/gr.Potencia 540 kpm/seg. Calcula: Rendimiento de la maquina


Eq= m x Pc
Eq= 4 x 1000 gr x 8000 cal/gr =3,2 x 10(7) cal

3,2 x 10(7)cal/hora= 8888,88 cal/gr
8888,88 cal/ 1seg x 1j/ 0,24 cal x 1kpm/ 9,8j = 3779,28 kpm/seg
Rendimiento= 450/3779,28 = 0,119 = 11,9 %

2-La temperatura de un foco caliente de un motor de carnot que funciona por via reversible es de 27ºC y la del foco frio es de 0ºC . Si el numero de calorias que recibe el motor del foco caliente es de 2000. Calcular: a) Rendimiento b) Calorias cedididas por el foco frio

a) Rendimiento=1 x -Tc/ Th
Rendimineto = 1- 273/300= 300/300 - 273/300= 0,09= 9%
b) Rendiminto= Qh - Qc/ Qh
0,09= 2000 - Qc/ 2000
180= 2000 - Qc
Qc= 1820 cal

3- Una maquina termica consume 240Kg de carbon a la hora y su poder calorifico es 13 x 10(3) kcal/ kg. Si su rendimiento es el del 25% calcula el trabajo suministrado, calor cedido al foco frio en una hora

Eq= 240 Kg x 13x10(3) Kcal/ Kg
Eq= 312x10(4) Kcal
312x10(4) Kcal x 10(3)cal/ 1 Kcal x 4,18j/1 cal = 1,3x10(10)j
Rendimineto= w/Qh
0,25= w/13 w= 3,25 w= Qh - Qc 3,25= 13 - Qc Qc= 9,75 Mj


4- a) Eficiencia de una maquina frigorifica de carnot extrae calor de un foco frio a -10ºC a uno de 30ºC b) Cuantos Kw/h de energia habria que suministrar a la maquina para extraer del foco frio una cantidad de calor igual a la necesara para fundir 200 Kg de hielo. Ce hielo= 80 cal/gr c) coste si el Kwh= 9cent

a) Eficiencia= Qc/ Qh - Qc = 263/40 = 6,57
b) E= Ce x Ce x m E= 1 x 80 x 200 E= 16000 Kcal
E= 6,576= Qc/ Qh - Qc 6,575= 16000/ Qh - 16000
6,576 Qh - 105200= 16000 6,575 Qh = 121200
Qh= 18433,46 Kcal w= Qh - Qc w= 18433,46 - 16000
w= 2433,46 Kcal x 10(3)/ 1 Kcal x 4,18j/ 1cal x 1w/ 1s x 1kw/10(2)w x 1h/ 3600s=
2,82 Kw x h
c) 2,82 Kwh x 0,09 euros/ Kwh= 0,25 euros


5)- Un motor de potencia 3 CV consume por hora 0,75 Kg de un combustible cuya potencia calorifica es de 6000 cl/gr. Hallar su rendimiento.


3CV x 735 (W/CV) = 2205 W

Eq = m x pc

Eq = 750 gr x 600 cal/gr = 4,5 x 10(6) cal

Eq/t = 4,5x 10(6) cal 3600 = 1250 cal/seg

1 W = 1J/1seg

Ren. = 220 J/ 522J x 100 = 42,2 %


6)-Calcula la variacion de energia de un sistema aislado en los siguientes casos aplicando AU=Q + W. a) absorbe 1000 cal y realiza un trabajo de 1500 J. b) absorbe 700 cal y realiza un trabajo de 40 Kpm. c) del sistema se extraen 1200 cal.


a)AU = Q+W > 1000 cal x (4,18 J/1 cal) = 4180 J

AU = 4180 J-1500J AU= 2680J

b) 700 cal x (4,18 J/1cal) =2926 J >40 Kpm x (9,8 J/1Kpm) = 392 J

AU =2926 J - 392 J Au = 2534 J

c) 1200 cal x (4,18 J/1 cal) = 5016 J > Au = -5016 J


7)- Si se le comunica a un sistema una de calor de 800 cal y realiza un trabajo de 2 KJ. ¿Variacion de energia?

800 cal x (4,18 J/1cal) = 3344 J > 2KJ = 2000J

AU = W+Q > Au = 1344 J

8)- Rendimiento de un motor termico cuya parte caliente esta a 120 ºC siendo la temperatura ambiente de 10 ºC.

Ren. = (Th - Tc)/ Th > 120ºC = 393 ºK

> 10ºC = 283ºK

Ren. = (393-283)/393 = 110/393 = 0,279 > 28 %

9-La eficiencia de una maquina frigorifica es de 8, suponiendo que la temperatura del foco caliente es 28ºC ¿Cual sera la temperatura del foco frio? Sabiendo que es un ciclo reversible e ideal?

Eficiencia= Tc/ TH - Tc

8= Tc/ 301 - Tc 2048 - 8 Tc =Tc 2408= 9 Tc

Tc= 267,5ºK 267,5ºK - 273= -5,4ºC

10- Una maquina frigorifica absorve 1000J del foco frio que se encuentra a -73ºC ¿Que cantidad de calor cede al foco caliente que esta a 300ºK sabiendo que la eficiencia es la mitad del correspondiente ciclo frigorifico de carnot?

1000J x 0,24 cal/1J = 240 cal

Eficiencia= -73ºC + 273/ 300 - 200 = 200/ 100 = 2

1/2 x 2 = Qc/ Qh-Qc 1= 240/ Qh-240 Qh-240= 240

Qh= 480 cal 480 cal x 4,18j/ 1 cal = 2006,4