sol_Practica_2_-_F2_-_2014-II_-_Ejercicios

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UNIVERSIDAD DE PIURA 
FACULTAD DE INGENIERÍA 
CURSO: FÍSICA GENERAL II 
Practica Calificada N° 04 
Fecha: Viernes, 31 de Octubre de 2014. 
Sin libros, sin apuntes, sólo formularios, tablas 
y calculadora simple 
NOMBRE: _____________________________ 
HORA: 7:20 a 8:50 am 
INSTRUCCIONES: TRABAJE CON ORDEN Y LIMPIEZA. 
 
EJERCICIOS (1 hora 10 minutos) 
1. La relación de compresión de un ciclo Otto de aire estándar es 9.5. Antes del proceso de compresión 
isentrópica, el aire está a 100 kPa. 35°C y 600 cm3. La temperatura al final del proceso de expansión 
isentrópica es de 800 K. U ando valores de calores específicos a temperatura ambiente, determine): 
a. la temperatura más alta y la presión más alta en el ciclo (2 puntos) 
b. la cantidad de calor transferido al fluido de trabajo, en kJ (2 puntos) 
c. la eficiencia térmica (1 puntos) 
d. d) la presión media efectiva (2 puntos) 
 
Solución: 
a) 
1
0.41
2 1
2
2 2 1 1 1 2
2 1
2 1 2 1
(308 )(9.5) 757.9
757.9
(9.5) (100 ) 2338
308
k
v
T T K K
v
P v Pv v T K
P P kPa kPa
T T v T K

 
   
 
 
     
 
 
Proceso 3-4: Expansión isentrópica 
1
0.44
3 4
3
(800 )(9.5) 1969
k
v
T T K K
v

 
   
 
 
Proceso 2-3: v=cte con adición de calor 
3 3 32 2
3 2
3 2 2
1969
(2338 ) 6072kPa
757.9
Pv TP v K
P P kPa
T T T K
 
     
 
 
b) 
 
3
41 1
3
1
4
3 2 3 2
(100 )(0.0006 )
6.788 10
(0.287 . / . )(308 )
( ) ( ) (6.788 10 )(0.718 / . )(1969 757.9) 0.590en v
PV kPa m
m kg
RT kPa m kg K K
Q m u u mc T T kg kJ kg K K kJ


   
       
 
c) 
Proceso 4-1: v=cte con rechazo de calor 
2 
 
4
4 1 4 1( ) ( ) (6.788 10 )(0.718 / . )(800 308) 0.240
0.590 0.240 0.350
0.350
59.4%
0.590
sal v
net en sal
net
ter
en
Q m u u mc T T kg kJ kg K K kJ
W Q Q kJ
W kJ
Q kJ

        
    
  
 
d) 
max
min 2
3
, ,
3
1 2 1
0.350 .
652
1 (0.0006 )(1 1/ 9.5)(1 )
net sal net sal
V
V V
r
W W kJ kPa m
MEP kPa
V V m kJV
r
 
 
    
   
 
2. Un ciclo Diesel de aire estándar tiene una relación de compresión de 18.2. El aire está a 80°F y 14.7 
psia al inicio del proceso de compresión, y a 3000 R al final del proceso de adición de calor. 
Tomando en cuenta las variaciones de calores específicos con la temperatura, determine: 
a. la relación de cierre de admisión (3 puntos) 
b. el rechazo de calor por unidad de masa (2 puntos) 
c. la eficiencia térmica. (2 puntos) 
 
Solución: 
a) 
1 1 r1
2
r2 1 1 2 2
1
540 92.04 / , v =144.32
1 1
v = (144.32) 7.93 T =1623.6R, h =402.05Btu/lbm
18.2
r r
T R u Btu lbm
v
v v
v r
  
   
 
Proceso 2-3: P = cte con adición de calor. 
 
3 3 3 3 32 2
3 2 2 2 2
300
1.848 1.848
1623.6
Pv v T vP v R
T T v T R v
       
 
b) 
3 3 r3
en 3 2
3000 h =790.68Btu/lbm, v =1.180
q =h -h =790.59-402.05=388.63Btu/lbm
T R 
 
 
Proceso 3-4: expansión isentrópica 
 
4 4
4 3 3 4
3 2
18.2
3 (1.180) 11.621 250.91 /
1.848 1.848 1.848
r r r
v v r
v v v vr u Btu lbm
v v
       
 
Proceso 4-1: v=cte con rechazo de calor 
 
4 1 250.91 92.04 158.87 /salq u u Btu lbm     
 
c) 
 
158.87 /
1 1 59.1%
388.63 /
sal
ter
en
q Btu lbm
q Btu lbm
      
 
BUENA SUERTE