Examen de Procesos Termodinámicos

Fundamentos y Ciclos de Refrigeración

• 1. Se tiene el siguiente modelo lineal obtenido mediante los datos de la tabla mostrada. ¿Cuál es la ΔHvap?
• 2. De las siguientes relaciones, seleccione las que corresponden a las relaciones fundamentales de los procesos de termodinámica: dH = TdS + VdP, dF = -SdT – PdV, dG = -SdT + VdP.
• 3. Selecciona la opción que menciona los nombres correctos para A y B: Válvula de expansión y compresor adiabático.
• 4. Selecciona la opción que menciona los nombres correctos para C y D: Condensador y Evaporador.
• 5. Selecciona la opción que muestra el orden correcto del proceso en el flujo del punto 1 al 3: Compresión isentrópica y rechazo de calor isobárico.
• 6. Selecciona la opción que muestra el orden correcto del proceso en el flujo del punto 3 al 1: Expansión y absorción de calor isobárico.
• 7. El refrigerante sufre una caída de presión en el siguiente dispositivo: Válvula de expansión.
• 8. ¿Cuál es la función del compresor?: Se entrega trabajo.
• 9. ¿En qué dispositivo se da el efecto Joule-Thomson?: Válvula de expansión.
• 10. Es el más usado en sistemas de baja potencia debido a que es el de: Refrigeración por compresión de vapor.
• 11. Existen dos cambios de presión en el ciclo que son: Evaporación de baja presión y condensación de alta presión.
• 12. Calcula el trabajo para el gas ideal con base a la siguiente gráfica y selecciona la respuesta correcta (datos: 486, 0.54).
• 13. ¿Con cuáles fluidos trabajan los sistemas de refrigeración mostrados en laboratorio?: Gas refrigerante y agua líquida.
• 14. Observa el siguiente listado y selecciona la opción que muestre los equipos que fueron visualizados en el laboratorio de procesos (laboratorio de ingenierías): Schiller (intercambiador de calor), Sistema de refrigeración con flujo de agua líquida, Sistema de refrigeración con flujo de gas aire, Torre de enfriamiento, Torre de absorción, Sistema aire acondicionado.

Combustión y Equilibrio Químico

• 15. En los procesos de combustión reales es una práctica común: Emplear más aire que la cantidad estequiométrica, con el fin de aumentar las oportunidades de combustión completa.
• 16. Se usará el dato de 1750 kJ liberados por combustión de 1 kg de Nitruro de Plomo y considerando los valores de ΔHf proporcionados, calcular:
  • a) La entalpía estándar de combustión del Metano. Reacción: CH₄(g) + 2O₂(g) → CO₂(g) + 2H₂O(g). (Datos: CO₂ = -394, H₂O = -242, CH₄ = -75).
  • b) El volumen de Metano a 25 °C y 1 atm que es necesario quemar para producir la misma energía que 1 kg de Nitruro de Plomo (considerar signo negativo por ser reacción exotérmica).
• 17. El criterio de Gibbs se refiere al equilibrio químico; una reacción está en equilibrio cuando la variación de la energía libre de Gibbs es: Cero.
• 18. Del siguiente modelo matemático ΔG = ΔG° + RT ln Q, ¿en qué momento Q se convierte en una constante de equilibrio?: ΔG = 0.
• 19. ¿Qué información proporciona la constante de equilibrio de Gibbs en los procesos?: La dirección en la que principalmente se manejará el proceso.
• 20. Observa el siguiente esquema y relaciona lo requerido:
  • CZ: Estado estacionario, punto de estabilidad (A + B ↔ C + D).
  • AY: Proceso con un ΔG positivo (A + B ← C + D).
  • BX: Proceso con un ΔG negativo (A + B → C + D).

Efecto Joule-Thomson y Cambios de Fase

• 21. Cuando se hace el análisis de cambio de fase y se requiere calcular la presión inicial, ¿qué dato nos puede apoyar para conocer la presión final?: La presión inicial.
• 22. El coeficiente de Joule-Thomson es positivo cuando: Disminuye la temperatura.
• 23. El coeficiente de Joule-Thomson es negativo cuando: Aumenta la temperatura.
• 24. ¿Cuáles gases provocan el efecto inverso de Joule-Thomson (aumenta la temperatura)?: Hidrógeno y Helio.
• 25. Selecciona dos utilidades del efecto Joule-Thomson mostradas en clase:
  • A. Ampliamente usado en válvulas de estrangulamiento para sistemas de refrigeración.
  • C. Ampliamente usado en válvulas de estrangulamiento para licuar gases.
• 26. Un gas ideal pasa por una válvula de estrangulamiento (proceso adiabático). Coeficiente de Joule-Thomson = -3.95 K/atm, P inicial = 50 atm, T inicial = 226.85 °C.
  • a) Si la presión final es de 1 atm, calcula la variación de la temperatura del gas.
  • b) Calcula la temperatura final.

Etiquetas: efecto Joule-Thomson, energía de Gibbs, Ingeniería, procesos termodinámicos, Refrigeración, Termodinámica