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    Prob. 7-55

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    Luis Gerardo Rodriguez Fernandez
    El vapor de agua se expande adiabáticamente en un dispositivo de pistón-cilindro desde 600 kPa a 100 kPa, produciendo 700 kJ de trabajo. El cambio de entropía calculado es negativo, lo que indica que el proceso no es realista dado que la entropía no puede disminuir en un proceso adiabático.

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    El vapor de agua se expande adiabáticamente en un dispositivo de pistón-cilindro desde 600 kPa a 100 kPa, produciendo 700 kJ de trabajo. El cambio de entropía calculado es negativo, lo que indica que el proceso no es realista dado que la entropía no puede disminuir en un proceso adiabático.

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    El vapor de agua se expande adiabáticamente en un dispositivo de pistón-cilindro desde 600 kPa a 100 kPa, produciendo 700 kJ de trabajo. El cambio de entropía calculado es negativo, lo que indica que el proceso no es realista dado que la entropía no puede disminuir en un proceso adiabático.

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    7-55 Un dispositivo de émbolo-cilindro contiene 2 kg de vapor de agua saturado a 600

    kPa. El agua se expande adiabáticamente hasta que la presión es 100 kPa y se dice que
    produce 700 kJ de trabajo.
    a) Determine el cambio de entropía del agua en kJ/kg · K. b) ¿Es realista este proceso?
    Usando el diagrama T-s para el proceso y los conceptos de la segunda ley, apoye su
    respuesta.

    (a) El vapor de agua se expande adiabáticamente en un dispositivo de pistón-cilindro. El cambio de


    entropía se determinará y se discutirá si este proceso es realista.

    P1= 600 kPa u1= 2566.8 kJ/kg (Tabla A-5)

    X1=1 S1 = 6.7593 kJ/kg K

    Tomamos los contenidos del cilindro según el sistema. Este es un sistema cerrado ya que ninguna
    masa entra o sale. El balance de energía para este sistema cerrado estacionario se puede expresar
    como

    Eentrada – Esalida = ΔEsistema -Wsalida = ΔU = m(u2 – u1)

    W salida kJ 700 kJ
    u2=u 1+ =2566.8 + =2216.8 kJ /kg
    m kg 2 kg

    La entropía en el estado final es

    u2−u f 2216.8−417.40
    P2 = 100 kPa x 2= = =0.8617
    u fg 2088.2
    kJ
    u2= 2216.8 kJ/kg s2=s f + XS fg =1.3028+0.8617 x 6.0562=6.5215 K
    kg

    El cambio de entropía es

    Δ S=S 2−S1 =6.5215−6.7593=−0.238 kJ /kg . K

    (b) El proceso no es realista ya que la entropía no puede disminuir durante un proceso adiabático.
    En el caso límite de un proceso reversible (y adiabático), la entropía se mantendría constante.

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