Termodinamica - Cengel 7th - espanhol

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LA SEGUNDA LEY DE LA TERMODINÁMICA
6-28 Una planta eléctrica de carbón produce una potencia
neta de 300 MW con una eficiencia térmica total de 32
por ciento. La relación real gravimétrica aire-combustible en
el horno se calcula que es 12 kg aire/kg de combustible. El
poder calorífico del carbón es 28,000 kJ/kg. Determine a) la
cantidad de carbón que se consume durante un periodo de 24
horas y b) la tasa de aire que fluye a través del horno.
Respuestas: a) 2.89 10 6 kg; b) 402 kg/s
Refrigeradores y bombas de calor
6-29C ¿Cuál es la diferencia entre un refrigerador y una
bomba de calor?
6-30C ¿Cuál es la diferencia entre un refrigerador y un
acondicionador de aire?
6-31C En un refrigerador, el calor se transfiere de un medio
de menor temperatura (el espacio refrigerado) a uno de mayor
temperatura (el aire de la cocina). ¿Es ésta una violación de la
segunda ley de la termodinámica? Explique.
6-32C Una bomba de calor es un dispositivo que absorbe
energía del aire exterior frío y la transfiere al interior más
cálido. ¿Es ésta una violación de la segunda ley de la termodinámica?
Explique.
6-33C Defina con sus propias palabras el coeficiente de desempeño
de un refrigerador. ¿Puede ser mayor que la unidad?
6-34C Defina con sus propias palabras el coeficiente de desempeño
de una bomba de calor. ¿Puede ser mayor que la unidad?
6-35C Una bomba de calor que se usa para calentar una casa
tiene un COP (coeficiente de desempeño) de 2.5. Es decir, la
bomba de calor entrega 2.5 kWh de energía a la casa por cada
kWh de electricidad que consume. ¿Es ésta una violación de
la primera ley de la termodinámica? Explique.
6-36C Un refrigerador tiene un COP de 1.5. Es decir, el refrigerador
remueve 1.5 kWh de energía del espacio refrigerado
por cada kWh de electricidad que consume. ¿Es ésta una violación
de la primera ley de la termodinámica? Explique.
6-37C ¿Cuál es la expresión de Clausius de la segunda ley
de la termodinámica?
6-38C Demuestre que las expresiones de Kelvin-Planck y de
Clausius de la segunda ley son equivalentes.
6-39E Una bomba de calor residencial tiene un coeficiente
de desempeño de 2.4. ¿Cuánto efecto de calefacción se
obtiene, en Btu, cuando se suministran 5 hp a esta bomba de
calor?
FIGURA P6-39E
Depósito
·
Q H
BC
Depósito
COP 2.4
5 hp
6-40 Un acondicionador de aire produce un efecto de enfriamiento
de 2 kW al rechazar 2.5 kW de calor. ¿Cuál es su COP?
6-41 Un refrigerador que se usa para enfriar una computadora
necesita 3 kW de potencia eléctrica, y tiene un COP
de 1.4. Calcule el efecto de enfriamiento de este refrigerador,
en kW.
6-42 Un almacén de alimentos se mantiene a –12 °C mediante
un refrigerador, en un entorno de 30 °C. La ganancia total de
calor al almacén se estima en 3 300 kJ/h, y el rechazo de calor
en el condensador es de 4 800 kJ/h. Determine la entrada de
potencia al compresor, en kW, y el COP del refrigerador.
30 °C
R
–12 °C
4 800 kJ/h
3 300 kJ/h
FIGURA P6-42
.
W entrada
6-43 Un refrigerador doméstico con un COP de 1.2 quita
calor del espacio refrigerado a una tasa de 60 kJ/min. Determine
a) la potencia eléctrica que consume el refrigerador y
b) la tasa de transferencia de calor al aire de la cocina.
Respuestas: a) 0.83 kW; b) 110 kJ/min
6-44E Una bomba de calor comercial quita 10,000 Btu/h de
la fuente de calor, rechaza 15,090 Btu/h al sumidero térmico
y necesita 2 hp de potencia. ¿Cuál es el coeficiente de desempeño
de la bomba de calor?
6-45 Un refrigerador que se usa para enfriar alimentos en
una tienda de abarrotes debe producir 25,000 kJ/h de efecto
de enfriamiento, y tiene un coeficiente de desempeño de 1.60.
¿Cuántos kilowatts de potencia necesitará este refrigerador
para operar? Respuesta: 4.34 kW
6-46 Un refrigerador doméstico que tiene una entrada de
potencia de 450 W y un COP de 2.5 debe enfriar cuatro sandías
grandes, de 10 kg cada una, a 8 °C. Si las sandías están
inicialmente a 20 °C, determine cuánto tardará el refrigerador
en enfriarlas. Las sandías se pueden tratar como agua, cuyo
calor específico es 4.2 kJ/kg · °C. ¿Su respuesta es realista u
optimista? Explique. Respuesta: 2 240 s
6-47 Cuando un hombre regresa a su casa bien sellada
en un día de verano, encuentra que su casa está a
35 °C. Enciende el acondicionador de aire, que enfría toda la