INTRODUCCION
El presente trabajo trata sobre resolver ejercicios de termodinámica del capítulo 3 del libro de Cengel y Boles PROPOSITO
Adquirir conocimientos sobre el tema y así poder resolver los ejercicios propuestos. PROBLEMA
Desconocimiento Desconocimiento del capítulo PROPIEDADES DE LAS SUSTANCIAS PURAS SOLUCION
Adquirir conocimientos a través de la lectura y poder resolver los problemas. METODOLOGIA
El libro “Termodinámica” de Cengel y Boles nos da la si guiente:
TECNICAS PARA RESOLVER PROBLEMAS: •
PASO 1: enunciado del problema
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PASO 2: esquema
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PASO 3: suposiciones y aproximaciones
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PASO 4: leyes físicas
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PASO 5: propiedades
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PASO 6: cálculos
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PASO 7: razonamiento, comprobación y análisis.
RESULTADOS 1.-Un
dispositivo de cilindro-émbolo contiene 0.85 kg de refrigerante 134a, a 10 °C. El émbolo tiene movimiento libre, y su masa es 12
kg, con diámetro de 25 cm. La presión atmosférica local es 88 kPa. Se transfiere calor al refrigerante 134a hasta que su temperatura es 15 °C. Determine a) la presión final, b) el cambio de volumen del cilindro y c) el cambio de entalpía en el refrigerante 134a.
m = 12kg. T= -10ºC
15 ºC
Ø= 25Cm
P1= P 2 = ya que la masa no cambia
Patm = 88Kpa
9.81 ( ) 12 117.72 = = = (25) 490.87 4 = 90.4 FASE:-10ºC P
VOLUMEN (m3/kg)
a1
0.06
0.35048
b1
a
0.09
X
b
a2
0.10
0.20743
b2
Formula:
= −− ( − ) + 3 ( ) = 0.20743−0.35048 0.09−0.06 + 0. 3 5048 = 0. 2 4319 0.10−0.06 = 0.24319 3/
2.-Un contenedor rigido de 1.348 metros cubicos se llena con 10 Kg de refrigerante a 134ª
a una temperatura inicial de -40ºC. Luego se calienta el contenedor hasta que la presion es de 200kPa. Determine la temperatura final y la presion inicial. Para el volumen especifico
Para la presión
Por interpolación
3.- Una
libra masa de agua llena un dispositivo cilindro embolo de peso conocido de
2.4264 pies cubicos a una temperatura de 600F. El dispositivo cilindro embolo se enfria hasta que su temperatura es de 200F. Determine la presion final del agua, en PSI, y el volumen en pies cubicos. Para el volumen específico
Como es un proceso a presión constante. La presión es determinada:
Usando la tabla A-4E y tomando en cuenta que el estado final es la compresión de un líquido:
4.- Un
recipiente rígido contiene 8Kg de Refrigerante a 134ª de agua líquida saturada a
200ºC. En este estado, 25 por ciento del volumen es ocupado por agua y el resto por aire. Ahora se aplica calor al agua hasta que el contenido del tanque es tan solo vapor saturado. Determine: El volumen del tanque, temperatura y presiones finales y cambio energético interno del agua. Las propiedas del agua a 200 son: El volumen en el estado inicial:
El volumen en el estado final:
Para la temperatura y presion final
Para la energia interna
5.- Un globo esférico de 9m de diámetro se llena con helio a 27ºC y 200kPa. Determine
la cantidad de moles y la masa de helio en el globo. El volumen de la esfera es:
Asumiendo que es un gas ideal:
Para la masa
ANALISIS DE RESULTADO Ejercicio 1
En este problema se pide determinar: La presión final, el cambio de volumen del cilindro y el cambio de entalpia en el refrigerante 134ª. Para poder determinar la presión final hay que recordar que tanto, la presión inicial como la final, se debe tomar en cuenta a la presión atmosférica. Teniendo en claro esto, se determinó que la presión final es de 90.4kPa. Para el volumen del cilindro y la entalpía, bastaba con considerar las propiedades en dichas condiciones, las cuales fueron:
Teniendo así como resultado, que el volumen final es de 0.020 metros cúbicos y la entalpía fue de 17.4 Kj/Kg.
Ejercicio 2
Dado que el ejercicio daba como datos, tanto el volumen del refrigerante como la masa del mismo, lo primero que se realizó fue el cálculo del volumen específico, el cual nos dio como resultado 0.13kg/m3. Una vez obtenido este dato, y con la presión dos, que también se daba en el ejercicio, se pudo determinar la temperatura dos que fue de 66.3. Ejercicio 3
Dado que el ejercicio daba como datos, tanto el volumen del émbolo como la masa del mismo, lo primero que se realizó fue el cálculo del volumen específico, el cual nos dio como resultado 2.42 ft2/ lbm. Una vez obtenido este dato, y con la temperatura uno, que también se daba en el ejercicio, se pudo determinar la presión uno, que como ya vimos anteriormente es la misma que en el punto dos, la misma fue de 250PSI.
Ejercicio 4
El primer paso, fundamental, en este ejercicio fue el de determinar las propiedades del líquido a 200 grados centígrados, las mismas fueron:
Con estos datos se calculó el volumen inicial, el cual obtuvo un valor de 0.0016 metros cúbicos. Por consiguiente, se pudo determinar el volumen final, el cual dio como resultado 0.0064 metros cúbicos. Una vez obtenidos todos estos datos, se pudo obtener el valor de la temperatura que fue 371.3 grados centígrados y la presión en el estado final que fue de 21.36 KPa. Para el último inciso, se pedía determinar la entalpía, que usando la fórmula conocida, dio un resultado de 18092 KJ.
Ejercicio 5
Para este ejercicio, lo primero que se determinó fue el volumen de la esfera, que con una ecuacíón ya conocida, dió como resultado 381 metros cúbicos. Como se estaba considerando que el helio es un gas ideal, se usó la ecuación de estado, en donde nuestra única incognita fue la del número de moles. Realizando los cálculos se determino que el mismo tiene un valor de 30.61Kmol. Una vez obtenido este dato, y conociendo la fórmula de número de moles, se determinó la masa de dicho gas, el cual dio como resultado 123 Kg.
CONCLUSIONES
Se logró adquirir adquirir conocimientos sobre el tema y posteriormente se pudo resolver los ejercicios propuestos gracias a la técnica utilizada, el cual consistía en realizar un esquema para el reconocimiento de datos. No fue necesario realizar suposiciones y aproximaciones, pero este paso si se incluye en dicha técnica. Una vez conocidos estos datos, se aplicaron algunas leyes físicas ya conocidas para empezar a realizar los cálculos.
En estos ejercicios, se pudo notar la importancia del uso adecuado de las tablas, ya que, sin las mismas o con los valores inadecuados, el resultado es totalmente erróneo. Se puede reconocer ahora, la gran importancia del conocimiento y dominio de ciertos conceptos tales como sustancias puras, fases de dichas sustancias y los procesos que se dan; en este último se debe tener en cuenta que hay muchas situaciones prácticas donde dos fases de una sustancia pura coexisten en equilibrio. Algunos ejemplos son: el agua existe como una mezcla de líquido y vapor en la caldera y en el condensador de una termoeléctrica, y el refrigerante pasa de líquido a vapor en el congelador de un refrigerador.
REFERENCIA BIBLIOGRAFICA
Cengel, Y. & Boles, M. TERMODINÁMICA Ed. McGrawHill, 7ma Edición, 2012, México
