Cuestionario Previo de la Practica N°7.

UNIVERSIDAD NACIONAL AUTONOMA DE MEXICO

Facultad de Estudios Superiores "Aragon"



ALUMNO: Mora Pacheco Jose Antonio.

Grupo: 1354.

PROF. : Ing. Alejandro Lorenzana.

TRABAJO: Cuestionario Previo de la Practica N°7.



1. -¿Qué entiendes por refrigeración?

R: Es un proceso de extracción de calor de un sistema con el fin de disminuir su temperatura.

2. -¿Por qué a nuestro ciclo en estudio, se le conoce ciclo de refrigeración por compresión mecánica?

R: La refrigeración consiste en forzar mecánicamente la circulación de un fluido en un circuito cerrado creando zonas de alta y baja presión con el propósito de que el fluido absorba calor en un lugar y lo disipe en el otro.

3. -¿Cuál es el ciclo termodinámico base para el análisis del ciclo de refrigeración?

 R: 1°: en esta etapa tanto la presión como la Temperatura del gas refrigerante son incrementadas por el trabajo del compresor a este proceso se le llama compresión isentrópica.
2°: luego en el condensador el gas a alta presión pasa a su fase liquida mediante la extracción de calor en este proceso no se altera la presión del sistema.

3°: posterior mente pasa por una válvula de expansión preso estática lo que quiere decir que su presión y Temperatura Se reducen bruscamente quedando así una fase líquido gaseoso.

4°: finalmente en el evaporador luego de absorber el calor de los alimentos adopta un estado gaseoso para reingresar en el compresor y comenzar un nuevo ciclo en este proceso el calor ingresa a presión constante.

4.-Haga un dibujo donde se represente físicamente el ciclo de refrigeración, remarcando sus cuatro componentes.

5.-Explique el funcionamiento de esos cuatro componentes.

R: El condensador utilizado en refrigeración doméstica es del tipo de placas y está colocado en la parte posterior del gabinete, enfriándose el vapor refrigerante por la circulación natural del aire entre las placas las cuales tienen ondulaciones que forman canales o tubos.

El compresor, recibe vapor a baja presión y lo comprime. Con esta operación se elevan considerablemente la presión y la temperatura del vapor.

Se conoce por evaporador al intercambiador de calor que genera la transferencia de energía térmica contenida en el medio ambiente hacia un gas refrigerante a baja temperatura y en proceso de evaporación. Este medio puede ser aire o agua.

El refrigerante se condensa en un líquido y fluye a través de la válvula de expansión. Cuando fluye por la válvula de expansión, el líquido es permitido para que circule desde la zona de alta presión a una zona de baja presión, por lo que se expande y se evapora.

6.- Ahora haga un dibujo del refrigerador de su casa y analice como funciona este de acuerdo al ciclo de refrigeración analizado.

7.-Haga un dibujo de la representación de una maquina térmica.

8.- ¿Cuál es el ciclo de Carnot referente a la segunda ley de la termodinámica?

R: El ciclo de Carnot se produce cuando una máquina trabaja absorbiendo una cantidad de calor Q₁ de la fuente de alta temperatura y cede un calor Q₂ a la de baja temperatura produciendo un trabajo sobre el exterior. El rendimiento viene definido, como en todo ciclo.El ciclo de Carnot consta de cuatro etapas: dos procesos isotermos (a temperatura constante) y dos adiabáticos (aislados térmicamente). Las aplicaciones del Primer principio de la termodinámica están escritos acorde con el Criterio de signos termodinámico.

Expansión isoterma: Se parte de una situación en que el gas se encuentra al mínimo volumen del ciclo y a temperatura T₁ de la fuente caliente. En este estado se transfiere calor al cilindro desde la fuente de temperatura T₁, haciendo que el gas se expanda. Al expandirse, el gas tiende a enfriarse, pero absorbe calor de T₁ y mantiene su temperatura constante. Al tratarse de un gas ideal, al no cambiar la temperatura tampoco lo hace su energía interna, y despreciando los cambios en la energía potencial y la cinética, a partir de la 1ª ley de la termodinámica vemos que todo el calor transferido es convertido en trabajo.

Expansión adiabática: La expansión isoterma termina en un punto tal que el resto de la expansión pueda realizarse sin intercambio de calor. A partir de aquí el sistema se aísla térmicamente, con lo que no hay transferencia de calor con el exterior. Esta expansión adiabática hace que el gas se enfríe hasta alcanzar exactamente la temperatura T2 en el momento en que el gas alcanza su volumen máximo. Al enfriarse disminuye su energía interna, con lo que utilizando un razonamiento análogo.

Compresión isoterma: Se pone en contacto con el sistema la fuente de calor de temperatura T2 y el gas comienza a comprimirse, pero no aumenta su temperatura porque va cediendo calor a la fuente fría. Al no cambiar la temperatura tampoco lo hace la energía interna, y la cesión de calor implica que hay que hacer un trabajo sobre el sistema.

Compresión adiabática: Aislado térmicamente, el sistema evoluciona comprimiéndose y aumentando su temperatura hasta el estado inicial. La energía interna aumenta y el calor es nulo, habiendo que comunicar un trabajo al sistema.

9.- ¿Qué parámetros intervienen para determinar la eficiencia de una máquina?

R: La eficiencia, e, de cualquier máquina térmica se define como la razón entre el trabajo que efectúa, W, y la entrada de calor a la temperatura alta Q_H.  .Ésta es una definición sensible dado que W es la salida (lo que se obtiene del motor), mientras que Q_H  es lo que se coloca y por lo que se paga en el combustible quemado. Como la energía se conserva la entrada de calor Q_H debe ser igual al trabajo realizado más el calir que fluye de salida a la temperatura baja (Q_L).

10.-Explique la relación entre el ciclo de Carnot y los principios de Clausius, Kelvin y Planck.

R: Cuando pretendemos crear un motor que funcione entre dos focos caloríficos, sabemos, por el Enunciado de Kelvin-Planck del Segundo Principio de la Termodinámica, que ha de tomar calor del foco caliente para realizar trabajo, pero, siempre, ha de ceder algo de calor al foco frío. Y el rendimiento del motor viene relacionado con la cantidad de calor que absorbe del foco caliente y la que cede al foco frío. El francés Nicolas Leonard Sadi Carnot (1796-1832), preguntaba ¿Cuál es el  máximo rendimiento que puede obtenerse de un motor funcionando entre dos focos?,

10-a) ¿Cuáles son las características?, ¿depende de la sustancia con la que el motor funciona?

R: Carnot describió en 1824, en su artículo "Sur la puissance motrice du feu", cuando tenía 28 años, un motor ideal reversible que funcionaba con el rendimiento máximo en un ciclo muy sencillo, formado por dos tramos isotérmicos y dos adiabáticos, ciclo que hoy día se conoce como El Ciclo de Carnot. Carnot Clausius Desde el concepto de Ciclo de Carnot el matemático y físico alemán Rudoff E. Clausius (1822-1888) pudo probar en 1850 un teorema fundamental para el desarrollo posterior de la Termodinámica, que permitió establecer matemáticamente el concepto de Entropía.El enunciado de Kelvin-Planck dice que no es posible que exista un dispositivo cuyo único efecto sea transformar por completo una cantidad dada de calor en trabajo.

11.- ¿Cuál es la eficiencia de una máquina diesel y de una maquina Otto?

R: La eficiencia de los motores diesel, que en general depende de los mismos factores que los motores Otto, es mayor que en cualquier motor de gasolina, llegando a superar el 40%. Los motores diesel suelen ser motores lentos con velocidades de cigüeñal de 100 a 750 revoluciones por minuto (rpm o r/min), mientras que los motores Otto trabajan de 2.500 a 5.000 rpm. No obstante, algunos tipos de motores diesel pueden alcanzar las 2.000 rpm. Como el grado de compresión de estos motores es de 14 a 1, son por lo general más pesados que los motores Otto, pero esta desventaja se compensa con una mayor eficiencia y el hecho de que utilizan combustibles más baratos.

12.- ¿Indicar cuál es la diferencia entre una máquina reversible y una irreversible?

R: Una máquina reversible es capaz de realizar el ciclo a la inversa, mientras que la irreversible.
Es decir un motor es irreversible, puesto que no puede, mediante el suministro de energía producir combustible. Un PROCESO es IRREVERSIBLE si el sistema y sus alrededores no pueden regresarse a su estado inicial. Un sistema puede ser REVERSIBLE si el sistema pasa de un estado inicial a un estado final a través de una sucesión de estados de equilibrio. Si un proceso es real ocurre en forma cuasiestática, es decir, lo suficientemente lento como para que cada estado difiera de modo infinitesimal del equilibrio, se puede considerar reversible.

13.- ¿Qué expresa matemáticamente la entropía?

R:Entropía es el grado de desorden que tiene un sistema. Los sistemas aislados tienden al desorden. La entropía de un sistema asilado nunca disminuye. Sólo puede permanecer igual o aumentar.

Cuestionario Previo de la Practica N°6.



UNIVERSIDAD NACIONAL AUTONOMA DE MEXICO
Facultad de Estudios Superiores “Aragón”

ALUMNO: Mora Pacheco José Antonio.

GRUPO: 1354.

PROF: Ing. Alejandro Lorenzana.

TRABAJO: Cuestionario Previo de la practica N°6.

1.- ¿Qué es un gas ideal?

R: Las moléculas de los gases se mueven libremente chocando contra las paredes del recipiente que los contiene, lo que origina la presión del gas. Cuanto mayor sea la temperatura, mayor será la velocidad de las moléculas y, por tanto, mayor debe ser el volumen para que la presión no varíe. Estas moléculas se mueven individualmente y al azar en todas direcciones. La interacción entre las moléculas se reduce solo a su choque. Los choques entre las moléculas son completamente elásticos Los choque son instantáneos (el tiempo durante el choque es cero).

2.- ¿Por qué se manejan presiones y temperaturas absolutas?

R=Por que en  la temperatura ideal es cuando toda clase de movimiento cesa o todo cuerpo se detiene, es decir ni las moléculas ni las partículas subatómicas tienen movimiento, en cualquiera de los estados básicos de la materia y la presión absoluta es cero únicamente cuando no existe choque entre las moléculas lo que indica que la proporción de moléculas en estado gaseoso o la velocidad molecular es muy pequeña. Presión absoluta = presión atmosférica + presión manométrica

3.- ¿Cuáles son las variables que relacionan a un gas perfecto?

R:    Pv = RT.

P = presión absoluta.

T = temperatura absoluta.

v = volumen específico constante particular del gas.

4. ¿Cuál es el índice politrópico del aire?

R: K=1.4 para el aire

5.- Explicar en qué consiste y como funciona un comprensor de aire.

 R=Un compresor de aire es aquel dispositivo que se encarga de aumentar la presión de un gas en este caso especifico el aire. Funciona de la siguiente manera: en donde la compresión se efectúa por el movimiento alternativo de un pistón accionado por un mecanismo biela-manivela. En la carrera descendente se abre la válvula de admisión automática y el cilindro se llena de aire para luego en la carrera ascendente comprimirlo, saliendo así por la válvula de descarga. Una simple etapa de compresión como la descrita no permitirá obtener presiones elevadas, para ello será necesario recurrir a dos mas etapas de compresión, en donde el aire comprimido a baja presión de una primera etapa (3 a 4 bar) llamada de baja, es vuelto a comprimir en otro cilindro en una segunda etapa llamada de alta, hasta la presión final de utilización. Puesto que la compresión produce una cierta cantidad de calor, será necesario refrigerar el aire entre las etapas para obtener una temperatura final de compresión más baja.

6. Explicar en qué consisten los procesos isobáricos, isocóricos, isotérmico y  politrópico.

R= El proceso poli trópico es cuando la temperatura, el volumen y presión cambian.

Se designa como proceso adiabático a aquel en el cual el sistema (generalmente, un fluido que realiza un trabajo) no intercambia calor con su entorno. Un proceso isotérmico es aquel en donde la temperatura permanece constante. Un proceso isocórico es un proceso termodinámico en el cual el volumen permanece constante.

7.- Elaborar los procesos anteriores en un diagrama de p-v y      T-s.

8.- ¿Qué es el factor de compresibilidad?

R: El Factor de compresibilidad (Z) se define como la razón entre el volumen molar de un gas real (Vreal) y el correspondiente volumen de un gas ideal (Videal),

9. -¿Donde se aplica el factor de compresibilidad (z)?

R: Se utiliza para comparar el comportamiento de un gas real respecto al establecido por la ecuación de los Gases Ideales Es decir Z representa un factor de corrección para la ecuación de los gases ideales. Con base en esto se encuentra tres tipos de comportamiento distintos: Z = 1, comportamiento de Gas Ideal. (Altas temperaturas y bajas presiones).   Z > 1, gases como el Hidrógeno y Neón, difícilmente compresibles (altas temperaturas y presiones).  Z < 1, gases como el O2, Argón y CH4, fácilmente compresibles (bajas temperaturas y altas presiones).

10.- ¿Cuál es el modelo matemático de los gases ideales con el factor de compresibilidad? 

R: La ecuación más sencilla y la más conocida para analizar el comportamiento de los gases reales presenta la siguiente forma:

P.V = Z.R.T (1)

P: presión absoluta; v: volumen.

R: constante universal de los gases.

T: temperatura absoluta.

Z: se puede considerar como un factor de corrección para que la ecuación de estado se pueda seguir aplicando a los gases reales.