Termodinamica - Cengel 7th - espanhol

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CAPÍTULO 6
Problemas para el examen de fundamentos
de ingeniería
6-160 La etiqueta de una lavadora indica que la lavadora
usará agua caliente por un valor de $85 por año si el agua
se calienta por un calentador eléctrico con eficiencia de 90
por ciento, a una tarifa eléctrica de $0.09/kWh. Si el agua se
calienta de 18 a 45 °C, la cantidad de agua caliente que usa
una familia promedio por año es
a) 11.6 toneladas b) 15.8 toneladas c) 27.1 toneladas
d) 30.1 toneladas e) 33.5 toneladas
6-161 Una casa de 200 m 2 y 2.4 m de altura se mantiene
a 22 °C mediante un sistema de acondicionamiento de aire
cuyo COP es 3.2. Se estima que los ventiladores de la cocina,
el baño y otros ventiladores de la casa descargan todo el aire
acondicionado de la casa una vez cada hora. Si la temperatura
exterior promedio es 32 °C, la densidad del aire es 1.20 kg/
m 3 , y el costo unitario de electricidad es $0.10/kWh, la cantidad
de dinero “arrojada al aire” por los ventiladores en 10
horas es
a) $0.50 b) $1.60 c) $5.00
d) $11.00 e) $16.00
6-162 Las necesidades de agua potable de una oficina se
cumplen enfriando agua de la llave en una fuente de agua
refrigerada de 23 a 6 °C a un flujo promedio de 10 kg/h. Si el
COP de este refrigerador es 3.1, el consumo de potencia necesaria
para este refrigerador es
a) 197 W b) 612 W c) 64 W
d) 109 W e) 403 W
6-163 Una bomba de calor absorbe calor del exterior frío a
5 °C y suministra calor a una casa a 25 °C a razón de 18,000
kJ/h. Si la potencia consumida por la bomba de calor es 2.5
kW, su coeficiente de desempeño es
a) 1.3 b) 2.6 c) 3.0
d) 3.8 e) 13.9
6-164 Un ciclo de máquina térmica se ejecuta con vapor de
agua en el domo de saturación. La presión del vapor es 1 MPa
durante la adición de calor, y 0.4 MPa durante el rechazo de
calor. La eficiencia más alta posible de esta máquina térmica es
a) 8.0% b) 15.6% c) 20.2%
d) 79.8% e) 100%
6-165 Una máquina térmica recibe calor de una fuente a
1.000 °C y rechaza el calor de desecho a un sumidero a 50 °C.
Si se suministra calor a esta máquina a razón de 100 kJ/s, la
potencia máxima que puede producir esta máquina es
a) 25.4 kW b) 55.4 kW c) 74.6 kW
d) 95.0 kW e) 100 kW
6-166 Un ciclo de máquina térmica se ejecuta con R-134a
bajo el domo de saturación entre los límites de presión de 1.4
y 0.16 MPa. El coeficiente máximo de desempeño de esta
bomba de calor es
a) 1.1 b) 3.8 c) 4.8
d) 5.3 e) 2.9
6-167 Un ciclo de refrigeración se ejecuta con R-134a bajo
el domo de saturación entre los límites de presión de 1.6 y 0.2
MPa. Si el consumo de potencia del refrigerador es de 3 kW,
la tasa máxima de remoción de calor del espacio enfriado de
este refrigerador es
a) 0.45 kJ/s b) 0.78 kJ/s c) 3.0 kJ/s
d) 11.6 kJ/s e) 14.6 kJ/s
6-168 Una bomba de calor con un COP de 3.2 se usa para
calentar una casa perfectamente sellada (sin fugas de aire). La
masa total dentro de la casa (aire, muebles, etc.) es equivalente
a 1.200 kg de aire. En operación, la bomba de calor consume
potencia eléctrica a razón de 5 kW. La temperatura de la casa
era de 7 °C cuando se puso a funcionar la bomba de calor. Si
la transferencia a través de la envolvente de la casa (paredes,
techo, etc.) es despreciable, el intervalo de tiempo durante el
cual debe funcionar la bomba de calor para elevar la temperatura
del contenido total de la casa a 22 °C es
a) 13.5 min b) 43.1 min c) 138 min
d) 18.8 min e) 808 min
6-169 Un ciclo de máquina térmica se ejecuta con vapor de
agua en el domo de saturación entre los límites de presión de 7
y 2 MPa. Si se suministra calor a la máquina térmica a razón
de 150 kJ/s, la potencia máxima desarrollada por esta máquina
térmica es
a) 8.1 kW b) 19.7 kW c) 38.6 kW
d) 107 kW e) 130 kW
6-170 Un sistema de acondicionamiento de aire que opera
en el ciclo inverso de Carnot debe quitar calor de la casa a
razón de 32 kJ/s para mantener su temperatura constante a 20
°C. Si la temperatura exterior es de 35 °C, la potencia necesaria
para operar este sistema de aire acondicionado es
a) 0.58 kW b) 3.20 kW c) 1.56 kW
d) 2.26 kW e) 1.64 kW
6-171 Un refrigerador quita calor de un medio frío a 3 °C a
razón de 7.200 kJ/h, y rechaza el calor de desecho a un medio
a 30 °C. Si el coeficiente de desempeño del refrigerador es 2,
la potencia que consume el refrigerador es
a) 0.1 kW b) 0.5 kW c) 1.0 kW
d) 2.0 kW e) 5.0 kW
6-172 Dos máquinas térmicas de Carnot operan en serie de
modo que el sumidero térmico de la primera máquina sirve
como fuente de calor para la segunda. Si la temperatura de la
fuente de la primera máquina es de 1.300 K y la temperatura
del sumidero de la segunda máquina es de 300 K, y las eficiencia
térmicas de ambas máquinas son iguales, la temperatura
del depósito intermedio es
a) 625 K b) 800 K c) 860 K
d) 453 K e) 758 K
6-173 Considere un refrigerador de Carnot y una bomba
de calor de Carnot operando entre los mismos dos depósitos
de energía térmica. Si el COP del refrigerador es 3.4, el
COP de la bomba de calor es
a) 1.7 b) 2.4 c) 3.4
d) 4.4 e) 5.0