Termodinamica - Cengel 7th - espanhol

PROBLEMAS*
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ENTROPÍA
La entropía y el principio del incremento de entropía
7-1C ¿La integral cíclica del trabajo tiene que ser cero (es
decir, un sistema tiene que producir tanto trabajo como consume
para completar un ciclo)? Explique.
7-2C Un sistema experimenta un proceso entre dos estados
especificados, primero de manera reversible y luego de manera
irreversible. ¿Para cuál caso es mayor el cambio de entropía?
¿Por qué?
7-3C ¿El valor de la integral 2 1 dQ/T es el mismo para todos
los procesos entre los estados 1 y 2? Explique.
7-4C Para determinar el cambio de entropía para un proceso
irreversible entre los estados 1 y 2, ¿debe realizarse la integral
2 1 dQ/T a lo largo de la trayectoria real del proceso o a lo
largo de una trayectoria reversible imaginaria?
7-5C ¿Un proceso isotérmico necesariamente es reversible
internamente? Explique su respuesta con un ejemplo.
7-6C ¿Cómo se comparan los valores de la integral 2 1 dQ/T
para un proceso reversible y un irreversible entre los mismos
estados inicial y final?
7-7C La entropía de una patata horneada caliente disminuye
al enfriarse. ¿Es ésta una violación del principio del incremento
de entropía? Explique.
7-8C ¿Es posible crear entropía? ¿Es posible destruirla?
7-9C Cuando un sistema es adiabático, ¿qué se puede decir
acerca del cambio de entropía de la sustancia en el sistema?
7-10C El trabajo es libre de entropía, y algunas veces se
afirma que el trabajo no cambia la entropía de un fluido que
pasa a través de un sistema adiabático de flujo estacionario
con una sola entrada y una sola salida. ¿Es ésta una afirmación
válida?
7-11C Un dispositivo de cilindro-émbolo contiene gas helio.
Durante un proceso reversible isotérmico, la entropía del helio
(nunca, a veces, siempre) aumentará.
7-12C Un dispositivo de cilindro-émbolo contiene gas nitrógeno.
Durante un proceso reversible adiabático, la entropía del
nitrógeno (nunca, a veces, siempre) aumentará.
7-13C Un dispositivo de cilindro-émbolo contiene vapor de
agua sobrecalentado. Durante un proceso real adiabático, la
entropía del vapor (nunca, a veces, siempre) aumentará.
7-14C La entropía del vapor de agua (aumentará, disminuirá,
quedará igual) cuando fluye por una turbina real adiabática.
7-15C La entropía del fluido de trabajo del ciclo ideal de
Carnot (aumenta, disminuye, queda igual) durante el proceso
isotérmico de adición de calor.
7-16C La entropía del fluido de trabajo del ciclo ideal de
Carnot (aumenta, disminuye, queda igual) durante el proceso
isotérmico de rechazo de calor.
7-17C Durante un proceso de transferencia térmica, la entropía
de un sistema (siempre, a veces, nunca) aumenta.
7-18C El vapor de agua se acelera al fluir por una tobera real
adiabática. La entropía del vapor en la salida será (mayor que,
igual a, menos que) la entropía en la entrada de la tobera.
7-19C ¿Es posible que el cambio de entropía de un sistema
cerrado sea cero durante un proceso irreversible? Explique.
7-20C ¿Cuáles son los tres mecanismos diferentes que pueden
hacer que cambie la entropía de un volumen de control?
7-21E Una máquina térmica completamente reversible opera
con una fuente a 1 500 R y un sumidero térmico a 500 R. Si
la entropía del sumidero aumenta en 10 Btu/R, ¿cuánto disminuirá
la entropía de la fuente? ¿Cuánto calor, en Btu, se
transfiere de esta fuente?
7-22 Una fuente de energía de 1 000 K transfiere calor a
una máquina térmica completamente reversible. Esta máquina
transfiere calor a un sumidero a 300 K. ¿Cuánto calor se debe
transferir de la fuente de energía para aumentar la entropía del
sumidero de energía en 20 kJ/K?
7-23E Una máquina térmica acepta 200 000 Btu de calor
de una fuente a 1 500 R, y rechaza 100 000 Btu de calor a
un sumidero térmico a 600 R. Calcule el cambio de entropía
de todos los componentes de esta máquina y determine si es
completamente reversible. ¿Cuánto trabajo total produce?
7-24 Se comprime aire mediante un compresor de 30 kW,
de P 1 a P 2 . La temperatura del aire se mantiene constante a
25 °C durante este proceso, como resultado de la transferencia
térmica al entorno a 17 °C. Determine la tasa de cambio de
entropía del aire. Indique las suposiciones que se hicieron al
resolver este problema. Respuesta: 0.101 kW/K
7-25 Se transfiere calor, en la cantidad de 100 kJ, directamente
de un depósito caliente a 1 200 K a un depósito frío a
600 K. Calcule el cambio de entropía de los dos depósitos y
determine si se satisface el principio de incremento de entropía.
1 200 K
100 kJ
* Los problemas marcados con “C” son preguntas de concepto, y se
exhorta a los alumnos a contestarlas todas. Los problemas marcados
con una “E” están en unidades inglesas, y quienes utilizan unidades
SI pueden ignorarlos. Los problemas con un ícono son de
comprensión y se recomienda emplear un software como EES para
resolverlos.
600 K
FIGURA P7-25