Termodinamica - Cengel 7th - espanhol

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CAPÍTULO 8
8-8C Considere un ambiente de presión absoluta cero (como
el espacio exterior). ¿Cómo se compararán el trabajo real y el
trabajo útil en ese ambiente?
8-9C ¿Cuál es la eficiencia de la segunda ley de termodinámica?
¿En qué se distingue de la eficiencia definida con base
en la primera ley?
h = 75 m
8-101C ¿Una planta de generación eléctrica que tiene una
eficiencia térmica más alta, tiene necesariamente una eficiencia
según la segunda ley también más alta que una planta con
una eficiencia térmica menor? Explique.
8-11C ¿Un refrigerador que tiene un COP más alto tiene
necesariamente una más alta eficiencia según la segunda ley
que uno con un COP más bajo? Explique.
8-12C ¿Un proceso para el que el trabajo reversible es cero
puede ser reversible? ¿Puede ser irreversible? Explique.
8-13C Considere un proceso durante el cual no se genera
entropía (S gen 0). ¿La destrucción de exergía para este proceso
tiene que ser cero?
8-14 Las necesidades de electricidad de una comunidad se
deben satisfacer con molinos de viento con rotores de 20 m
de diámetro. Los molinos de viento se van a colocar donde
el viento sopla establemente a una velocidad promedio de 6
m/s. Determine el número mínimo de molinos de viento que
se necesitan instalar si la producción necesaria de potencia es
900 kW.
8-15E Se genera vapor de agua saturado en una caldera convirtiendo
un líquido saturado a un vapor saturado a 200 psia.
Esto se hace transfiriendo calor de los gases de combustión,
que están a 500 °F, al agua en los tubos de la caldera. Calcule
el potencial de trabajo desperdiciado asociado con este
proceso de transferencia térmica. ¿Cómo afecta el aumento de
temperatura de los gases de combustión el potencial de trabajo
de flujo de vapor? Tome T 0 80 °F y P 0 14.7 psia.
Respuesta: 66.8 Btu/lbm
Agua
200 psia
líq. sat.
q
FIGURA P8-15E
200 psia
vap. sat.
8-16 Un método de satisfacer la demanda adicional de
potencia en los periodos pico es bombear algo de agua de un
gran cuerpo de agua (como un lago) a un depósito de agua a
mayor elevación en los tiempos de baja demanda y generar
electricidad en los tiempos de alta demanda dejando que
esta agua baje y haga girar una turbina (es decir, convertir
la energía eléctrica en energía potencial y luego nuevamente a
energía eléctrica). Para una capacidad de almacenamiento
de energía de 5 10 6 kWh, determine la cantidad mínima de
FIGURA P8-16
agua que se necesita almacenar a una elevación promedio
(relativa al nivel del suelo) de 75 m.
Respuesta: 2.45 10 10 kg
8-17 ¿Qué porción de la energía térmica de 100 kJ a 800 K
se puede convertir a trabajo útil? Suponga que el entorno está
a 25 °C.
8-18 Una máquina térmica que recibe calor de un horno
a 1 200 °C y rechaza calor de desecho a un río a 20 °C tiene
una eficiencia térmica de 40 por ciento. Determine la eficiencia
de la segunda ley de esta planta de potencia.
8-19 Considere un depósito de energía térmica a 1 500 K
que puede suministrar calor a razón de 150 000 kJ/h. Determine
la exergía de esta energía suministrada, suponiendo una
temperatura ambiente de 25 °C.
8-20 Una máquina térmica recibe calor de una fuente
a 1.100 K a razón de 400 kJ/s, y rechaza calor
de desecho a un ambiente a 320 K. La producción medida de
potencia de la máquina térmica es de 120 kW, y la temperatura
ambiente es 25 °C. Determine a) la potencia reversible,
b) la tasa de irreversibilidad y c) la eficiencia según la
segunda ley de esta máquina térmica.
Respuestas: a) 284 kW, b) 164 kW, c) 42.3 por ciento
8-21 Reconsidere el problema 8-20. Usando software
EES (u otro), estudie el efecto de reducir la temperatura
a la que se rechaza el calor de desecho sobre la
potencia reversible, la tasa de irreversibilidad y la eficiencia
según segunda ley al variar la temperatura de rechazo de calor
de 500 a 298 K, y grafique los resultados.
8-22E Una máquina térmica que rechaza calor de desecho
a un sumidero a 530 R tiene una eficiencia térmica de 36 por
ciento y una eficiencia según la segunda ley de 60 por ciento.
Determine la temperatura de la fuente que suministra calor a
esta máquina.
Respuesta: 1.325 R