ETS T1 ENERO 2022

Vista previa del material en texto

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL 
UNIDAD PROFESIONAL INTERDISCIPLINARIA DE INGENIERÍA CAMPUS GUANAJUATO 
 
 
ETS Materiales y Termofluidos 
Validación Academia 
18 01 22 
Examen Academia Fecha 
Unidad de aprendizaje: 
Termodinámica 1 
 
Valor total examen 
(PUNTOS): 100 
 
% de evaluación: 
100 
Profesor: Grupo: 
Alumno: No. Boleta: 
Instrucciones: Se permite sacar formulario y tablas. Sea claro y describa los procedimientos de cálculo. No se considerarán exámenes 
borrosos o incompletos donde sólo aparezcan los resultados. No se considerarán los exámenes que se suban después del tiempo 
permitido por “Teams”. No se tomarán en cuenta los procedimientos copiados y usados de solucionarios. 
 
Problema 1(30 puntos). Fluye aire como gas ideal a través del arreglo que se muestra en la figura. Los datos se incluyen en dicha 
figura. Se puede despreciar la transferencia de calor hacía los alrededores, así como también los efectos de la energía cinética y 
potencial. Determine T3 (K) y la potencia producida en la segunda turbina (kW) Considere estado estacionario. Use las 
ecuaciones de balance de materia y energía, haciendo las simplificaciones pertinentes para deducir las expresiones aplicables 
a cada caso, además, haga uso del polinomio en función de la temperatura para la estimación del CP. 
 
 
 
Problema 2(30 puntos). Entra vapor a una tubería horizontal de 15 cm de diámetro como vapor saturado a 5 bar con una 
velocidad de 10 m/s y sale a 4.5 bar con una calidad del 95 %. La transferencia de calor desde la tubería hacía los alrededores a 
300 K tiene lugar a una temperatura promedio de la superficie externa de 400 K. Para la operación en estado estacionario, 
determine: 
 
a) La velocidad a la salida en m/s. 
b) La velocidad de transferencia de calor desde el tubo. 
c) La velocidad de producción de entropía, para un volumen de control consistiendo únicamente de la tubería y de su 
contenido. 
d) La velocidad de producción de entropía, para un volumen de control que incluya la tubería y lo suficiente de los 
alrededores inmediatos de tal forma que la transferencia de calor desde el volumen de control ocurra a 300 K. 
 
¿Por qué las respuestas de los incisos c y d difieren? Detalle sus procedimientos. 
 
 
Problema 3(20 puntos). Dos kilogramos de refrigerante 134a, inicialmente a 2 bar y ocupando un volumen de 0.12 m3, sufren un 
proceso a presión constante hasta que el volumen se duplica. Los efectos de la energía cinética y potencial son despreciables. 
Determine el trabajo y el calor transferido para el proceso en kJ. 
 
Problema 4(20 puntos). Si el calor de la siguiente reacción es de -128683.84 J/mol, determine la temperatura a la que se lleva a 
cabo. 
 
𝐶2𝐻5𝐶𝐻:𝐶𝐻2(𝑔) +
1
2
𝑂2(𝑔) → 𝐶𝐻2: 𝐶𝐻𝐶𝐻: 𝐶𝐻2(𝑔) + 𝐻2𝑂(𝑔)