Este documento presenta una prueba de termodinámica con varias preguntas conceptuales y cálculos. Instruye a los estudiantes a responder preguntas sobre transferencia de calor, sistemas hidroeléctricos, fronteras móviles y la primera ley de la termodinámica. También incluye ejercicios para calcular presiones, cambios de energía interna y densidades de gases usando ecuaciones termodinámicas fundamentales.

1. FACULTAD DE INGENIERÍA – ESCUELA: ING. INDUSTRIAL
PRÁCTICA CALIFICADA DE TERMODINÁMICA: I UNIDAD
ALUMNO (A):……………………………………………………………………………………………
.CICLO: IV-II
DOCENTE:
FECHA: 13.09.19
INSTRUCCIONES: En cada ítem encontrará preguntas conceptuales y en otros
para determinar valores mediante el cálculo respectivo, por lo que debe leer
detenidamente antes de responder, la prueba dura 80 minutos y evite
enmendaduras.
I) Responda los ítems respectivos: (4 puntos)
a) Por una tubería se transporta agua líquida de 80 o
C y trasfiere
calor a un ducto de baja temperatura, ¿cómo se denomina a ese
tipo de proceso?
Transferencia de calor:
Conducción: es un proceso de transmisión de calor basado en el contacto
directo entre los cuerpos, sin intercambio de materia, porque el calor fluye
desde un cuerpo de mayor temperatura a otro de menor temperatura que
está en contacto con el primero.
Conveccion:
Es la transferencia de calor de un lugar a otro por el movimiento de fluidos.
La convección suele ser la forma dominante de transferencia de calor en
líquidos y gases. La relación básica para la transferencia de calor por
convección es:

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Qc = h A ∆t Donde:
Q = calor transferido por unidad de tiempo
h = coeficiente de transferencia de calor
A = área del objeto
T = temperatura de la superficie del objeto
Radiacion
Es el proceso por el cual el calor se transfiere en forma de ondas
electromagnéticas. La fuente de energía radiante más obvia es el Sol. Ni el
proceso de conducción ni el de convección toman lugar en la transferencia
de energía térmica a través del espacio hacia la Tierra.
b) Una caída de agua, ¿que tipos de energías implica en un sistema
hidroeléctrico ?, Por qué, fundamente:
En este tipo de centrales, el agua se acumula en la represa para luego caer
desde la altura sobre una turbina hidráulica, haciéndola girar y produciendo
electricidad con los generadores eléctricos ubicados en la sala de máquinas.
Luego, se eleva su tensión para transportar la energía sin mayores pérdidas y
posteriormente incorporarse a la red eléctrica. Por otro lado, el agua utilizada
retoma su curso natural.
CENTRAL
HIDROELECTRICA
EMBALSE
PRESA

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c) Una aplicación industrial de sistema de frontera móvil es por
ejemplo:
GRUAS HIDRAULIDAS: El sistema hidráulico de una grúa se activa cuando uno de los
pistones presiona o empuja hacia abajo en el aceite y este transmite la fuerza al otro pistón,
que será empujado hacia arriba.
En una central hidroeléctrica, la
transformación de la energía
potencial en energía cinética se
logra mediante la caída del agua.
El agua que cae pasa por unas
turbinas que se acoplan a un
generador. Estas convierten la
energía cinética en energía
mecánica.

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GATOS HIDRAULICOS PARA AUTOMOVILES: El gato hidráulico responde al
principio de Pascal, que establece que la presión en un contenedor cerrado es siempre la
misma en todos sus puntos. Cuando el fluido, es impulsado hacia un cilindro por acción de una
bomba, se somete a una fuerza como la presión.
CILINDRO PISTON:
Los pistones se encargan de comprimir la mezcla formada por el aire y el combustible, y recibir la
combustión que lo mueve hacia abajo, para después transmitir dicho impulso al cigüeñal a través
de la biela.

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d) Si a un sistema cerrado de frontera móvil, que contiene gases, se
expande. ¿Cómo varía su densidad?
La densidad p de un gas ideal es p = m/v, o bien como n/v=p/RT;
P=
𝑀
𝑅𝑇
P
Esta ley se cumple aproximadamente por todos los gases a bajas densidades. Pero,
también, la temperatura absoluta de un gas a bajas densidades es proporcional a la
presión a volumen constante, y de igual forma, la temperatura absoluta es proporcional
al volumen del gas si se mantiene constante su presión.
V1 V2

6. FACULTAD DE INGENIERÍA – ESCUELA: ING. INDUSTRIAL
II) Determine lo siguiente: (4 puntos):
En un sistema se tiene un manómetro en “U” cuyo fluido tiene
una densidad relativa de 0,85 y la altura de la columna del
manómetro diferencial es de 45 cm. La presión atmosférica local
es de 96 kPa. Calcular la presión absoluta en kPa.

7. FACULTAD DE INGENIERÍA – ESCUELA: ING. INDUSTRIAL
III) Un sistema se encuentra a la temperatura de 0o
C y a la presión de
101,3 kPa, el volumen inicial es de 1,5 m3
y luego se le transfiere calor
de 1 200 Kcal llegando a la temperatura de 45o
C a presión constante.
Aplicando la ecuación de la 1ª. Ley de la termodinámica, determine
el cambio de energía interna en Kcal.
Dibujar el diagrama P Vs. V. (4 puntos)

8. FACULTAD DE INGENIERÍA – ESCUELA: ING. INDUSTRIAL
IV) Un sistema gaseoso se encuentra a la temperatura de 15o
C y a la
presión de 101,3 kPa, si contiene 200 gramos de nitrógeno N2, qué
volumen en m3
ocupa dicho gas y por tanto hallar la densidad en
kg/m3
. (4 puntos)
𝑃 𝑉 = 𝑚 𝑅 𝑇 (1)
𝐷 = 𝑉/𝑚 (2)
Ir al anexo 1 del libro Termodinámica Cengel
𝑅 = 0.2968
𝑘𝐽
𝑘𝑔 𝐾
𝑉 =
𝑚 𝑅 𝑇
𝑃
Reemplazar datos para obtener V
Luego usando la ec. (2) se obtiene la densidad.

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V) Se tiene un sistema cerrado de frontera rígida, a una presión de 120
kPascales y 20c
C. Si se eleva la temperatura un 60%, determine lo
siguiente:- Incremento de presión, gráfico P Vs V, la ecuación de la
primera ley que represente el sistema.