ES UN RESUMEN TOTAL DE LA MATERIA DE TERMODINAMICADescripción completa
Trabajo de "Termodinamica", en formato APA 2015Descripción completa
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4-11 Un cilindro vertical bien asilado está provisto de un pistón sin rozamiento y contiene 2 0.90 kg d vapor de agua a 271º C y 8 (kgf /cm )abs. Una línea va desde el fondo del cilindro a un tanque aislado que posee un volumen de 227 lt y que contiene inicialmente 0.45 kg de 2 vapor a 3.5 (kgf /cm )abs. Al abrir una válvula el vapor vapo r penetra lentamente en el tanque hasta la presión de éste es igual a la del cilindro y en ese instante es cerrada la válvula. Se puede suponer que el volumen de la línea es despreciable y que no hay transferencia de calor a través de la válvula. (a) ¿Cuántos kilogramos de vapor penetran al tanque? (b) ¿Cuál es la temperatura final en el tanque? (c) Calcular Q, W y ∆U (todas en kcal), tomando como sistema (1) la atmósfera, (2) (2) el pistón, (3) el pistón y la atmósfera y (4) todo el vapor. Determinar ∆H de dos maneras diferentes. (d) Calcular la energía interna de: (1) el vapor en el tanque en las condiciones iniciales; (2) el vapor contenido inicialmente en el cilindro y que ha de fluir en el tanque; (3) el vapor n el tanque en condiciones finales.
0.90 kg de vapor 271⁰ C 2
8 (kgf /cm )abs 0.45 kg de vapor 227 lt
3.5 (kgf
Balance: válvula abierta
donde: ∆ Ep = 0, el cambio en el sistema es insignificante. ∆Ec = 0, el cambio en el sistema es insignificante. Q = 0, el fluido que pasa por un dispositivo de estrangulación se mueve tan rápidamente que no permanece en el dispositivo lo suficiente como para absorber mucho calor. W = 0, los dispositivos de estrangulamiento no suministran trabajo al exterior.
Es decir:
Balance: válvula cerrada
∆ Ep = 0, el cambio en el sistema es insignificante. ∆Ec = 0, el cambio en el sistema es insignificante. Q = 0, el fluido que pasa por un dispositivo de estrangulación se mueve tan rápidamente que no permanece en el dispositivo lo suficiente como para absorber mucho calor. W = 0, los dispositivos de estrangulamiento no suministran trabajo al ex terior.
Como al sistema cerrado no le entra masa ni de él sale masa, entonces:
Datos para el pistón en estado estacionario: 0.90 kg de vapor de agua 2
En tablas de vapor: con una temperatura de 271⁰ C y 8 (kgf /cm )abs, obtenemos:
⁄ ⁄ Calculando el volumen del pistón:
⁄ Datos para el tanque en estado estacionario: 0.45 kg de vapor Volumen = 227 lt Calculando el volumen específico:
En tablas de vapor: con una temperatura presión 3.5 (kgf /cm )abs y un volumen específico de 3
0.505 m / kg, obtenemos: Que se puede suponer que todo el vapor en el tanque es saturado.
Al abrir una válvula el vapor penetra lentamente en el tanque hasta la presión de éste es igual a la del cilindro y en ese instante es cerrada la válvula. Se puede suponer que el volumen de la línea es despreciable y que no hay transferencia de calor a través de la válvula. 2
Por lo tanto el tanque ahora tendrá una presión de 8 (kgf /cm )abs, considerando que es vapor saturado, de tablas de vapor obtenemos:
⁄ Calculando los kg de vapor que ahora contiene el tanque:
⁄ ⁄⁄ Por lo tanto los kg de vapor de agua que fluyen al tanque es: