UNIVERSIDAD DE AMÉRICA FACULTAD DE CIENCIAS Y HUMANIDADES

DEPARTAMENTO DE QUÍMICA TERMODINÁMICA

TALLER SEGUNDA LEY – PRINCIPIO DE CARNOT

NOMBRE____________________________________________ FECHA____________

1. Una termoeléctrica de 900 MW, transfiere calor a un río cercano, si la eficiencia térmica es del 35% ¿qué cantidad de energía por segundo se transfiere al agua del río? ( R: 1671 MW)

2. Un motor de gasolina genera una potencia de 100 kW si la eficiencia es del 25%, determine el

flujo másico de combustible necesario, teniendo en cuenta que el poder calorífico del combustible es de 40 MJ/kg. ( R: 0,01 kg/s)

3. Una termoeléctrica con una salida de potencia de 150 MW consume carbón a una relación de

60 ton/h. Si el poder calorífico del carbón es de 30 MJ/kg, determine la eficiencia térmica de esta planta. ( R: 0,3)

4. Determine el COP de una bomba de calor que suministra energía a una casa a razón de 9 MJ/h

si la potencia eléctrica consumida es de 1,25 kW. ¿Cuál será la relación de calor procedente del exterior? ( R: 2; 1,25 kW)

5. Un refrigerador doméstico con un COP de 1,8 extrae calor del espacio refrigerado a razón de 90

kJ/min. Determine: a) la potencia eléctrica consumida por el refrigerador y b) la relación de transferencia de calor al aire de la cocina. ( R: 0,83 kW; 2,33 kW)

6. Para producir 15 kg/h de hielo se utiliza una máquina cuyo COP es de 2,4, si el agua se

encuentra a 16 ºC y el hielo sale a -5 ºC, determine la potencia requerida. ( R: 0,71 kW) cpH2O(L) = 4,18 kJ/(kg.ºC) cpH2O(S) = 2,1 kJ/(kg.ºC) ∆hfus H2O = 333,7 kJ/kg.

7. Una máquina de Carnot trabaja entre 1000 ºC y 300 ºC, si a esta máquina se le suministra calor

a razón de 800 kJ/min, la eficiencia térmica y la salida de potencia. ( R: 0,55; 7,33kW; 6,0 kW) 8. Un refrigerador de Carnot opera en un cuarto donde la temperatura es de 25 ºC y consume 5,0

kW de potencia cuando funciona. Si el espacio de refrigeración debe mantenerse a 3 ºC, determine la relación de calor retirada del área de refrigeración y la relación de calor suministrada al ambiente. ( R: 62,7kW; 67,7kW)

9. Se requiere un sistema de acondicionamiento de aire para mantener una casa a 20 ºC cuando

la temperatura del exterior es de 36 ºC. Si la potencia requerida de este sistema es de 5 kW, determine la relación máxima de remoción de calor que se puede alcanzar. ( R: 91,6 kW)

10. Para calentar una casa que se encuentra perfectamente sellada (sin fugas de aire) se utiliza una

bomba de calor con un COP de 3,2. Toda la masa dentro de la casa (aire, muebles, etc.) es equivalente a 1200 kg de aire. Cuando la bomba está en operación consume potencia eléctrica a una tasa de 5 kW. La temperatura de la casa es de 7 ºC cuando se enciende la bomba. Si la transferencia de calor a través de la cubierta de la casa (paredes, techo, etc.) es insignificante, determinar el tiempo que debe operar la bomba de calor para elevar la temperatura de todo el contenido de la casa a 22 ºC. ( R: 13,46 min)

Problemas adaptados del libro TERMODINÁMICA DE Cengel Yunus y Boles Michael