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TERCERA ENTREGA MATRIZ 3
Grupo 2 Laura Nicole Cicery Moreno Diego Alejandro Castro Peña
Cecilio Silveira Cabrera
Universidad Autónoma de Colombia
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TABLA DE CONTENIDO
PROBLEMA No. 3-31, termo dinámica – cengel PAG 155, Volumen I. 7 Edición. Pág. 3 PROBLEMA No. 3-36, termo dinámica – cengel PAG 156, Volumen I. 7 Edición. Pág. 3 PROBLEMA No. 3-41, termo dinámica – cengel PAG 157, Volumen I. 7 Edición. Pág. 4 PROBLEMA No. 3-46, termo dinámica – cengel PAG 157, Volumen I. 7 Edición. Pág. 4 PROBLEMA No. 3-114, termo dinámica – cengel PAG 160, Volumen I. 7 Edición. Pág. 5 PROBLEMA No. 3-119, termo dinámica – cengel PAG 161, Volumen I. 7 Edición. Pág. 5 PROBLEMA No. 3-124, termo dinámica – cengel PAG 162, Volumen I. 7 Edición. Pág. 6 PROBLEMA No. 3-142, termo dinámica – cengel PAG 403, Volumen I. 7 Edición. Pág. 6 PROBLEMA No. 3-143, termo dinámica – cengel PAG 403, Volumen I. 7 Edición. Pág. 7 PROBLEMA No. 3-147, termo dinámica – cengel PAG 403, Volumen I. 7 Edición. Pág. 7
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3-31E Refrigerante 134a, cuyo volumen específico es 0.4618 pies3/lbm, fluye por un tubo a 120 psia. ¿Cuál es la temperatura en el tubo?
Se debe determinar la temperatura de R-134ª en un estado específico. Análisis
Dado que el volumen especificado es más grande que V8 for 120psia, este es el estado de vapor supercalentado.
3-36 Fluye refrigerante 134a a 200 kPa y 25 °C por una línea de refrigeración. Determine su volumen específico.
Se debe determinar el volumen específico de R-134a en un estado específico. Análisis
Como la temperatura dada es más alta que la temperatura de saturación para 200 kPa, este es un estado de vapor sobrecalentado. El volumen específico es entonces
3-41 Tres kilogramos de agua en un recipiente ejercen una presión de 100 kPa, y tienen 250 °C de temperatura. ¿Cuál es el volumen de este recipiente?
Se debe determinar el volumen de un contenedor que contiene agua en un estado específico. Análisis El volumen específico se determina a partir de tablas de vapor por interpolación para ser
El volumen del contenedor es entonces
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3-46 Una persona cocina en una olla de 30 cm de diámetro, cuya tapa está bien ajustada, y deja que el alimento se enfríe hasta la temperatura ambiente de 20 °C. La masa total de alimento y olla es 8 kg. Entonces, la persona trata de abrir la olla, tirando de la tapa hacia arriba. Suponiendo que no haya entrado aire a la olla durante el enfriamiento, determine si la tapa se abrirá o la olla subirá junto con la tapa. Información
1 La presión atmosférica local es 1 atm = 101.325 kPa. 2 El peso de la tapa es pequeño y, por lo tanto, su efecto sobre la presión y la temperatura de ebullición es insignificante. 3 No se ha filtrado aire en la bandeja durante el enfriamiento. Propiedades
La presión de saturación del agua a 20 ° C es 2.3392 kPa. Análisis
Observando que el peso de la tapa es despreciable, la fuerza de reacción F sobre la tapa después de enfriar en la interfaz de la tapa de la bandeja se puede determinar a partir de un equilibrio de fuerzas en la tapa en la dirección vertical que se
O
El peso de la bandeja y su contenido es:
La cual es mucho menor que la fuerza de reacción de 6997 N en la interfaz de la tapa panorámica. Por lo tanto, la bandeja se moverá hacia arriba junto con la tapa cuando la persona intente abrir la bandeja levantando la tapa. De hecho, parece que la tapa no se abrirá incluso si la masa de la bandeja y su contenido son varios cientos de kg.
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3-114 Por un tubo pasa el gas de dióxido 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 dióxido de carbono en ese estado. Si el CO2 se enfría a presión constante al pasar por el tubo, de modo que su temperatura baje a 450 K a la salida, determine b) la tasa de flujo volumétrico a la salida del tubo.
Análisis
(a) El volumen y las tasas de flujo másico se pueden determinar a partir de la relación ideal del gas como
La densidad es
(b) El caudal volumétrico a la salida es
3-119 En la figura P3-119, los diámetros de émbolo son D1 = 10 cm y D2 = 4 cm. La cámara 1 contiene 1 kg de helio, la cámara 2 está llena con vapor de agua condensándose, y en la cámara 3 existe el vacío. Todo el conjunto se coloca en un ambiente cuya temperatura es 200 °C. Determine el volumen de la cámara 1 cuando se ha establecido el equilibrio termodinámico. Información
En condiciones específicas, el helio se comporta como un gas ideal Propiedades
La constante de gas del helio es R = 2.0769 kJ / kg⋅K. Análisis
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Como el vapor de agua en la cámara 2 se está condensando, la presión en la cámara es la presión de saturación:
Sumando las fuerzas que actúan sobre el pistón en la dirección vertical da:
De acuerdo con la ecuación de estado ideal de los gases,
3-124 Un recipiente rígido de 4 L contiene 2 kg de un vapor húmedo de agua a 50 °C. Se calienta lentamente el agua, hasta que exista en una sola fase. En el estado final ¿estará el agua en la fase líquida o en la fase de vapor? Estime la temperatura del estado final. ¿Cuál sería su respuesta si el volumen del recipiente fuera 400 L en lugar de 4 L?
Análisis Este es un proceso de volumen constante (v = V / m = constante), y por lo tanto el volumen específico final será igual al volumen específico inicial, V2 = V1 El volumen específico crítico de agua es 0.003106 m3 / kg. Por lo tanto, si el volumen específico final es menor que este valor, el agua existirá como un líquido, de lo contrario como un vapor
LIQUIDO VAPOR 3-142 La presión en un neumático de automóvil se mide y resulta 190 kPa (manométrica) antes de un viaje, y 215 kPa (manométrica) al terminarlo, en un lugar donde la presión atmosférica es 95 kPa. Si la temperatura del aire en el neumático antes del viaje era 25 °C, después del viaje es a) 51.1 °C b) 64.2 °C c) 27.2 °C d) 28.3 °C e) 25.0 °C
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Respuesta (a) 51.1 ° C 3-143 Un recipiente rígido de 300 m3 está lleno con un vapor húmedo de agua , a 200 kPa. Si el 25 por ciento de la masa es líquido, y el 75 por ciento es vapor, la masa total en el recipiente es a) 451 kg b) 556 kg c) 300 kg d) 331 kg e) 195 kg
Vf = 0,001 Vg = 0,886 m= m=
[ + ( − )] 300 [0,001+ 0,75(0,886 − 0,001)]
m = 451,3 kg // Esa es la masa total del tanque 3-147 Se hierve agua en una olla, con una estufa al nivel del mar. Se observa que en 10 minutos de ebullición se evaporan 200 g de agua. La tasa de transferencia de calor al agua es a) 0.84 kJ/min b) 45.1 kJ/min c) 41.8 kJ/min d) 53.5 kJ/min e) 225.7 kJ/min
La cantidad de calor transferida al agua durante su evaporación es: Q = mL Donde m, es la masa evaporada y L, el calor latente de vaporización. Para el agua, el calor latente de vaporización es de: L = 2257 kJ/kg a 100 ºC Por tanto: Q= (0.200 kg)(2257 kJ/kg) =451.4 kJ La tasa de transferencia de calor:
=
(451.4 ) (600 )
= 752.33 J/s
