Universidad Internacional de las Amricas

Facultad de Ingeniera

Escuela de Ingeniera Electromecnica

EM-20 Tarea #04

Termodinmica II Fecha entrega: 9 de Octubre, 2015

Nota: No es recomendable comenzar a resolver esta tarea el da antes de la fecha de entrega.

Preguntas

1. Qu es una ecuacin de estado? [Seccin 3-6]

2. Qu es temperatura crtica y presin crtica? [Seccin 3-4]

3. Qu es presin y temperatura reducida?Cmo se expresa matemticamente? [Seccin 3-

7]

4. Qu es un mol?Tiene sentido decir que la Tierra tiene ms de un mol de

habitantes?Por qu? [Investigar por cuenta propia]

5. Qu es masa molar? [Seccin 3-6]

6. La ecuacin del gas ideal toma la siguiente forma general:

=

Qu significa cada variable y en qu unidades se describen? [Seccin 3-6]

7. Cul es la diferencia entre R y Ru? Cmo se relacionan las dos? [Seccin 3-6]

Ejercicios

Estos ejercicios tienen como objetivo familiarizarlo con el clculo del factor de compresibilidad para

diferentes sustancias. Conviene estudiarse la seccin 3-7 y repasar los ejemplos 3-12 y 3-13 del libro de

texto antes de hacer los siguientes ejercicios.

1. Determine el volumen especfico de vapor de agua sobrecalentado a 15 MPa y 350C

mediante a) la ecuacin del gas ideal, b) la carta de compresibilidad generalizada y c) las

tablas de vapor. Determine tambin el error cometido en los dos primeros casos.

2. Qu porcentaje de error se comete al considerar que el dixido de carbono a 5 MPa y

25C es un gas ideal?

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Problemas

1. Un tanque rgido de 1 m3 aislado contiene aire a 800 kPa y 25C. Una vlvula en el

tanque es abierta y la presin dentro rpidamente baja a 150 kPa, punto en el cual la

vlvula es cerrada. Asumiendo que el aire que se mantiene dentro ha experimentado un

proceso reversible adiabtico, calcule la masa liberada durante el proceso.

2. Nitrgeno a 600 kPa y 127C est en un tanque aislado de 0.5m3 conectado mediante un

tubo con una vlvula a un segundo tanque aislado inicialmente vaco con un volumen de

0.5 m3 segn se muestra en la Figura. La vlvula se abre y el nitrgeno llena ambos

tanques de manera uniforme. Encuentre la presin, temperatura y la entropa generada en

este proceso. Por qu el proceso es irreversible?

3. Un tanque rgido contiene 2 kg de aire a 200 kPa y temperatura ambiente 20C. Una

corriente elctrica pasa a travs de una resistencia dentro del tanque. Despus de que 100

kJ de trabajo elctrico atravesara la frontera, la temperatura del aire dentro del tanque es

80C. Es esto posible?

4. Entra refrigerante 134 a un compresor adiabtico como vapor saturado a 100 kPa, a

razn de 0.7 m3/min, y sale a una presin de 1 MPa. Si la eficiencia isentrpica del

compresor es de 87 por ciento, determine a) la temperatura del refrigerante a la salida del

compresor y b) la entrada de potencia en kW. Tambin muestre el proceso en un diagrama

T-s con respecto a las lneas de saturacin.

Opcional:

5. Una masa de 1 kg de aire contenido en un cilindro a 1.5 MPa y 1000 K se expande en un

proceso isotrmico reversible a un volumen diez veces ms grande. Calcule la

transferencia de calor durante el proceso y el cambio de entropa del aire.

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