Tarea Semana 4 - Versión 2

TERMODINÁMICA
TAREA SEMANA 4
NOMBRE: Segunda Ley de Termodinámica, Entropía y Exergía.
RECURSOS NECESARIOS PARA REALIZAR LA TAREA:

1. Contenidos de la semana 4 – Segunda Ley de Termodinámica y Entropía.
2. Recursos adicionales: Tablas de propiedades termodinámicas, glosario de la semana,
ejemplos y ejercicios resueltos, formulario.
INSTRUCCIONES:
1. Leer la tarea: Segunda Ley de Termodinámica y Entropía
2. Leer contenidos de la semana 4.
3. Revisar el material complementario disponible en recursos adicionales.
4. Las respuestas a las preguntas de la tarea deben ser una elaboración propia. Usted se
apoyará en los contenidos de la semana y también puede hacerlo con otros textos, pero
siempre debe identificar los autores y citar las fuentes. Recuerde agregar la bibliografía al
final de la tarea en formato APA. Cuide su redacción y ortografía. Puede consultar en el
Foro Novedades el documento de Normas APA.
DESARROLLO DE LA TAREA:
• Responda fundamentadamente las siguientes interrogantes:
a) Describa un proceso imaginario que viole tanto la primera como la segunda leyes de la
termodinámica. (1punto)
b) ¿Cuáles son las dos afirmaciones que se conocen como principios de Carnot? (1 punto)
c) En un refrigerador, el calor se transfiere de un medio de menor temperatura (el
espacio refrigerado) a uno de mayor temperatura (el aire de la cocina). ¿Es ésta una
violación de la segunda ley de la termodinámica? Explique. (1 punto)
• Un almacén de alimentos se mantiene a –12 °C

mediante un refrigerador, en un entorno de 30 °C. La
ganancia total de calor al almacén se estima en
3.300 kJ/h, y el rechazo de calor en el condensador
es de 4.800 kJ/h.
Determine la entrada de potencia al compresor, en
kW, y el COP del refrigerador. (0,5 puntos)
• Un refrigerador Carnot absorbe calor de un espacio a 15 °C a razón de 16.000 kJ/h, y
rechaza calor a un depósito a 36 °C. Determine: (1,5 puntos)
a) el COP del refrigerador,
b) la entrada de potencia en kW y
c) la tasa de calor rechazado al depósito de alta temperatura, en kJ/h.
• Un recipiente rígido bien aislado contiene 3 kg de un vapor húmedo de agua a 200 kPa.
Inicialmente, tres cuartas partes de la masa se encuentra en la fase líquida. Un
calentador de resistencia eléctrica colocado en el recipiente se enciende y se mantiene
encendido hasta que todo el líquido del recipiente se vaporiza.
Determine el cambio de entropía del vapor durante este proceso. (2 puntos)
• Se comprime nitrógeno en un compresor adiabático, de 100 kPa y 25 °C hasta alcanzar

800 kPa y 307 °C.
Determine la tasa de generación de entropía para este proceso en kJ/kg.K, considere
utilizar la temperatura promedio entre los dos estados del nitrógeno para calcular el
calor específico cp (1 punto)
• Un dispositivo de cilindro-émbolo contiene inicialmente 2 L de aire a 100 kPa y 25 °C.

El aire se comprime ahora a un estado final de 600 kPa y 150 °C. La entrada de trabajo
útil es 1.2 kJ. Suponiendo que el entorno está a 100 kPa y 25 °C, determine: (1 punto)
a) la exergía del aire en los estados inicial y final;
b) el trabajo mínimo que se debe suministrar para llevar a cabo el proceso de
compresión, y
c) la eficiencia según la segunda ley de este proceso.
Considere al aire como un gas ideal con calores específicos constantes y utilice la
temperatura promedio para el cálculo del cp y cv..
INDICADORES DE EVALUACIÓN PUNTAJE
• Identifican procesos válidos como aquellos que satisfacen tanto la primera 1

como la segunda ley de la termodinámica.
• Describen el ciclo ideal de Carnot y su extensión a máquinas térmicas. 1
• Aplican la segunda ley de la termodinámica a ciclos y dispositivos cíclicos. 1
• Calculan las eficiencias térmicas y los coeficientes de desempeño. 2
• Calculan los cambios de entropía durante los procesos. 2
• Aplican el balance de entropía a varios sistemas 1
• Aplicar el balance de exergía a los sistemas cerrados y volúmenes de control. 1
• Puntaje total 9
Esta actividad debe ser desarrollada en la plantilla establecida por IACC para la entrega de la
tarea de la semana, disponible para ser descargada desde la plataforma del curso junto a estas
instrucciones.
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• Responda fundamentadamente las siguientes interrogantes:

• Un almacén de alimentos se mantiene a –12 °C

• Se comprime nitrógeno en un compresor adiabático, de 100 kPa y 25 °C hasta alcanzar

• Un dispositivo de cilindro-émbolo contiene inicialmente 2 L de aire a 100 kPa y 25 °C.

• Identifican procesos válidos como aquellos que satisfacen tanto la primera 1

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