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Este Cmap, tiene información relacionada con: cap 3 termo, Un tanque asilado contiene inicialmente 0.35 kg de un gas con una energia interna de 220 kJ/kg. Al tanque entra gas adicional con una energia interna de 260 kJ/kg y una entalpia de 350 kJ/kg, hasta que la masa total del gas su contenido es de 0.90 kg. Calcule su energia interna (kJ/kg)del gas que queda finalmente en el tanque. Procedimiento Podemos suponer que es un sistema cerrado y en este caso no parece realizar algun trabajo por ende con sus masas y el cambio de energia internas que presenta podemos hallar un calor y al aplicar la primera ley de la termodinamica para sistemas cerrados podremos hallar la energia interna deseada, Nota Historica primera ley El Concepto El problema de la maquina de vapor introdujo varios problemas ya que se desconocia la relacion de trabajo y calor. Se perfeccionaron muchos motores a lo largo del tiempo pero la necesidad de evaluar el rendimiento de todos estos estimulo un interes hacia el trabajo y el calor y con las cuales se empezaron a experimentar y el primer experimento de estas fue la fabricacion de un cañon al darse cuenta que surgia una gran cantidad de calor al ser taladrado y que no estaba relacionada con la cantidad de metal que se removia de este, por otro lado los experimentos demostraron que se necesitaba mas trabajo con un taladro mas pesado por ende este producia mas calor que uno pequeño pero a pesar de esto y de varios experimentos esta teoria no fue convincente, por otro lado calcularon el equivalente mecanico del calor dada por James Presscott Joule, sin embargo la ley de la conservacion de la energia tuvo gran aceptacion en un documento publicado por Hermann Helmholtz. Finalmente algunas anecdotas de la termodinamica muestran que se produce gran confusion por el uso dual de calor, ya se para designar interaccion de los cuerpos o para designarlo como algo almacenado en un cuerpo haciendo la formulacion de preguntas erroneas., A través de una turbina fluye metano sin friccion a una velocidad de 13.2 kg/h expandiendose de 375 a 110 kPa de forma tal que pv^1.25=117, con p en kPa y v en m^3/kg. La velocidad de entrada es sumamente baja pero la velocidad de salida es de 60 m/s. El cambio de energia interna del metano que pasa a travez de la turbina es de -107.6 kJ/kg y el cambio de entalpia es de -139.7 kJ/kg. Determine la transferencia de calor por kilogramo de metano Procedimiento Se sabe que es un sistema abierto por ende calculamos el trabajo con su respectiva formula, pero primero que todo despejamos el volumen especifico de la condicion dada para asi poder realizar la integral. El paso a seguir ya con el trabajo calculado es reemplazar los datos en la ecuacion de la primera ley para sistemas abiertos y asi con ella encontramos el resultado deseado., En este caso la energia almacenada se le atribuye solo al cambio de velocidad y asi esta parte de esta energia se le conoce como cinetica. Definida por, Problema 90 Planteamiento Un tanque asilado contiene inicialmente 0.35 kg de un gas con una energia interna de 220 kJ/kg. Al tanque entra gas adicional con una energia interna de 260 kJ/kg y una entalpia de 350 kJ/kg, hasta que la masa total del gas su contenido es de 0.90 kg. Calcule su energia interna (kJ/kg)del gas que queda finalmente en el tanque., Finalmente Al dividirla sobre el flujo másico obtenemos la ecuación para sistema abierto con flujo estable., Que la aplicacion de la primera ley muestra el cambio de energia almacenada es consecuente con el trabajo que realiza para acelerarlo. Ahora En este caso la energia almacenada se le atribuye solo al cambio de velocidad y asi esta parte de esta energia se le conoce como cinetica., Haga un comentario de la siguiente definicion de eficiencia termica: La eficiencia termica es la razon de las salidas de un sistema a las entradas de energia al sistema Procedimiento Estamos de acuerdo con ella ya que esta definiendo la relacion que hay entre la salida de energia deseada ya sea un trabajo neto y la energia de entrada que cuesta al sistema ya sea en forma de calor., Esta ley esta apoyada en un gran numero de experimentos, la cual no tiene excepciones. Por ende se acepta como ley natural y empirica y asi obtener innumerables aplicaciones entre otras. Tales como Sistemas Cerrados, Problema 74 Planteamiento A través de una turbina fluye metano sin friccion a una velocidad de 13.2 kg/h expandiendose de 375 a 110 kPa de forma tal que pv^1.25=117, con p en kPa y v en m^3/kg. La velocidad de entrada es sumamente baja pero la velocidad de salida es de 60 m/s. El cambio de energia interna del metano que pasa a travez de la turbina es de -107.6 kJ/kg y el cambio de entalpia es de -139.7 kJ/kg. Determine la transferencia de calor por kilogramo de metano, Finalmente, Problema 81 Planteamiento La potencia de una turbina de vapor es de 6000kW cuando la velocidad de flujo es de 41200kg/h, la presion barometrica es de 730 mm de Hg. Determine la cantidad de calor en kJ/kg que se añade o se extrae del vapor que pasa a traves de la turbina si las condiciones de entrada y de escape son respectivamente: presiones absolutas 1400 y 700 kPa; temperaturas 300 y 39°C; velocidades 60 y 150 m/s; energias internas 2784.5 y 2338 kJ/kg y entalpias de 3039.7 y 2476.1 kJ/kg, Asi Esta es la expresion general de la primera ley para sistemas abiertos., Una propiedad que cambia de estado mendiante una trayectoria y este valor es el mismo para todas la trayectorias, es decir que solo depende de estado inicial y final del proceso. Luego esta energia se denota mediante un simbolo E. Ademas En un sistema aislado el trabajo y calor deben ser 0 por ende es una constante haciendo E = 0, Encargados de extraer calor de una región a una temperatura mas baja, la cual requiere una entrada de energía en una forma de trabajo. Estos operan de forma cíclica y aplicando la primera ley. Obtenemos, Sistema abierto flujo estable ES Aquel que esta definido por que todas sus propiedades en cada momento del sistema permanezcan constantes con respecto al tiempo. En estas condiciones se puede simplificar la primera ley a este tipo de sistema abierto., La energia almacenada se puede correlacionar otras propiedades como la Energia potencial. Ejemplo un sistema que levanta un cuerpo y experimenta un cambio de altura, por otro lado si no hay trasferencia de calor la energia almacenada es igual al trabajo realizado sobre el cuerpo., Esta ley esta apoyada en un gran numero de experimentos, la cual no tiene excepciones. Por ende se acepta como ley natural y empirica y asi obtener innumerables aplicaciones entre otras. Tales como Sistemas Abiertos, Dado Por primera ley, con ello nos damos cuenta en el ciclo que se cumple en la planta el trabajo neto es menor que la cantidad bruta de calor añadido, en otras palabras el calor que se añade se trasforma en trabajo definiendo la Eficiencia Térmica, Capitulo 3 Primera ley de la termodinamica Es Aquella que puede relacionar el trabajo y el calor con los cambios de la sustancias para diversos procesos en sistemas abiertos y cerrados.