El documento presenta 14 problemas relacionados con termodinámica que involucran procesos de calentamiento, enfriamiento y cambios de estado de sustancias como agua, vapor de agua, aire y dióxido de carbono. Los problemas piden calcular cantidades como temperatura, presión, volumen, masa y cambios termodinámicos durante dichos procesos.
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El documento presenta 14 problemas relacionados con termodinámica que involucran procesos de calentamiento, enfriamiento y cambios de estado de sustancias como agua, vapor de agua, aire y dióxido de carbono. Los problemas piden calcular cantidades como temperatura, presión, volumen, masa y cambios termodinámicos durante dichos procesos.
El documento presenta 14 problemas relacionados con termodinámica que involucran procesos de calentamiento, enfriamiento y cambios de estado de sustancias como agua, vapor de agua, aire y dióxido de carbono. Los problemas piden calcular cantidades como temperatura, presión, volumen, masa y cambios termodinámicos durante dichos procesos.
El documento presenta 14 problemas relacionados con termodinámica que involucran procesos de calentamiento, enfriamiento y cambios de estado de sustancias como agua, vapor de agua, aire y dióxido de carbono. Los problemas piden calcular cantidades como temperatura, presión, volumen, masa y cambios termodinámicos durante dichos procesos.
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1.Un dispositivo de cilindro-mbolo contiene 0.
005 m3 de agua lquida y 0.9 m3 de vapor de agua, en equilibrio a 600 kPa. Se transmite calor a presin constante, hasta que la temperatura llega a 200 C. a) Cul es la temperatura inicial del agua? b) b) Calcule la masa total de agua. c) c) Calcule el volumen final. d) d) Indique el proceso en un diagrama P-v con respecto a las lneas de saturacin.
2.Un dispositivo de cilindro-mbolo contiene inicialmente
1.4 kg de agua lquida saturada a 200 C. Entonces, se transmite calor al agua, hasta que se cuadruplica el volumen, y el vapor slo contiene vapor saturado. Determine a) el volumen del recipiente, b) la temperatura y presin finales, y c) el cambio de energa interna del agua.
3- Un recipiente rgido de 0.3 m3 contiene, al principio,
un vapor hmedo de agua, a 150 C. Entonces se calienta el agua hasta que llega al estado de punto crtico. Calcule la masa del agua lquida y el volumen que ocupa el lquido en el estado inicial. 4. Un recipiente rgido de 4 L contiene 2 kg de un vapor hmedo de agua a 50 C. Se calienta lentamente el agua, hasta que exista en una sola fase. En el estado final estar el agua en la fase lquida o en la fase de vapor? Estime la temperatura del estado final. Cul sera su respuesta si el volumen del recipiente fuera 400 L en lugar de 4 L?
5. Un dispositivo de cilindro-mbolo contiene 0.85 kg
de refrigerante 134a, a _10 C. El mbolo tiene movimiento libre, y su masa es 12 kg, con dimetro de 25 cm. La presin atmosfrica local es 88 kPa. Se transfiere calor al refrigerante 134a hasta que su temperatura es 15 C. Determine a) la presin final, b) el cambio de volumen del cilindro y c) el cambio de entalpa en el refrigerante 134a.
6.Un kilogramo de agua llena un depsito de 150 L a una presin inicial de 2Mpa. Despus se enfra el depsito a 40 C.Determine la temperatura inicial y la presin final del agua. 7.Tres kilogramos de agua en un recipiente ejercen unapresin de 100 kPa, y tienen 250 C de temperatura. Cul esel volumen de este recipiente?
3-44 Agua, inicialmente a 300 kPa y 250 C, est contenida
en un dispositivo cilindro-mbolo provisto de topes. Se deja enfriar el agua a presin constante hasta que adquiere la calidad de vapor saturado, y el cilindro est en reposo en los topes. Luego, el agua sigue enfrindose hasta que la presin es de 100 kPa. En el diagrama T-v , con respecto a las lneas de saturacin, las curvas de proceso pasan tanto por los estados inicial e intermedio como por el estado final del agua. Etiquete los valores de T, P y v para los estados finales en las curvas del proceso. Encuentre el cambio total en energa interna entre los estados inicial y final por unidad de masa de agua. 3-49 El vapor de agua saturado que sale de la turbina de una planta termoelctrica est a 40 C, y se condensa en el exterior de un tubo de 3 cm de dimetro exterior y 35 m de longitud, a la tasa de 130 kg/h. Calcule la tasa de transferencia de calor, del vapor de agua al agua de enfriamiento que fluye en el tubo, a travs de la pared del tubo.
3-51 Se calienta agua en un dispositivo de cilindro-mbolo
vertical. La masa del mbolo es 20 kg, y su rea transversal es 100 cm2. La presin atmosfrica local es 100 kPa. Determine la temperatura a la que comienza a hervir el agua.
3-52 Un recipiente rgido de 1.8 m3 de volumen contiene
15 kg de un vapor hmedo de agua a 90 C. Entonces, se calienta lentamente el agua. Determine la temperatura a la cual el lquido, que forma parte del vapor hmedo, en el recipiente se evapora por completo. Tambin describa el proceso en un diagrama de T-v con respecto a las lneas de saturacin. 3-57 Determine el volumen especfico, la energa interna y la entalpa del agua comprimida a 80 C y 20 MPa, usando la aproximacin de lquido saturado. Compare los valores con los que obtenga de las tablas de lquido comprimido.
3-59 Un dispositivo de cilindro-mbolo contiene 0.8 kg de
vapor de agua a 300 C y 1 MPa. El vapor se enfra a presin constante, hasta que se condensa la mitad de su masa.a) Muestre el proceso en un diagrama T-v.b) Calcule la temperatura final.c) Determine el cambio de volumen.
3-78 Un recipiente de 1 m3 con aire a 25 C y 500 kPa, seconecta con otro recipiente que contiene 5 kg de aire a 35 C y 200 kPa, a travs de una vlvula. La vlvula se abre y se deja que todo el sistema llegue al equilibrio trmico con los alrededores, que estn a 20 C. Determine el volumen del segundo recipiente y la presin final de equilibrio del aire. 3-80 Un recipiente rgido contiene un gas ideal a 1 227 C y 200 kPa manomtricos. El gas se enfra hasta que la presin manomtrica es de 50 kPa. Si la presin atmosfrica es de 100 kPa, determine la temperatura final del gas.
3-81 Un recipiente rgido cuyo volumen se desconoce est dividido en dos partes mediante una divisin. Un lado del recipiente contiene un gas ideal a 927 C. El otro lado est al vaco y tiene un volumen del doble de la parte que contiene el gas. Posteriormente se quita la separacin, y el gas se expande para llenar todo el recipiente. Por ltimo, se aplica calor al gas hasta que la presin es igual a la presin inicial. Determine la temperatura final del gas.
3-90 Calcule el volumen especfico de vapor de agua sobrecalentado
a 3.5 MPa y 450 C, de acuerdo con a) la ecuacin del gas ideal, b) la carta de compresibilidad generalizada, y c) las tablas de vapor. Determine el error que se comete en los dos primeros casos. 3-93 Se calienta vapor de agua saturado a presin constante, desde 350 C hasta que su volumen aumenta al doble. Determine la temperatura final, con la ecuacin del gas ideal, la carta de compresibilidad y las tablas de vapor.
3-113 Un recipiente rgido contiene gas nitrgeno a 227 C y 100 kPa manomtricos. El gas se calienta hasta que la presin manomtrica es 250 kPa. Si la presin atmosfrica es 100 kPa, determine la temperatura final del gas, en C.
3-114 Por un tubo pasa el gas de dixido de carbono a 3 MPa y 500 K, en flujo constante de 0.4 kmol/s. Determine a) las tasas de flujo de volumen y de masa, y la densidad del dixido de carbono en ese estado. Si el CO2 se enfra a presin constante al pasar por el tubo, de modo que su temperatura baje a 450 K a la salida, determine b) la tasa de flujo volumtrico a la salida del tubo. El vapor de agua a 400 C tiene un volumen especfico de 0.02 m3/kg. Determine la presin del vapor de agua de acuerdo con a) la ecuacin del gas ideal, b) la carta de compresibilidad generalizada y c) las tablas de vapor.
