Termodinamica - Cengel 7th - espanhol

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ANÁLISIS DE ENERGÍA DE SISTEMAS CERRADOS
P, kPa
350
2
3
FIGURA 4-32
Esquema y diagrama P-V para el
ejemplo 4-10.
Aire
V 1 = 400 L
P 1 = 150 kPa
T 1 = 27 °C
Q
150
1
0.4
A
0.8
V, m 3
b) El trabajo realizado se podría determinar por integración, pero en este caso
es mucho más fácil hacerlo a partir del área bajo la curva del proceso, en un
diagrama P-V el cual se muestra en la figura 4-32:
Por consiguiente,
A V 2 V 1 P 2 (0.4 m 3 )(350 kPa 140 m 3 kPa
W 13
140 kJ
El sistema realiza trabajo (para elevar el émbolo y expulsar el aire atmosférico
de su camino), por lo tanto se trata de producción de trabajo.
c) Bajo las suposiciones y observaciones consideradas, el balance de energía
en el sistema entre los estados inicial y final (proceso 1-3) se puede expresar
como
E entrada E salida ¢E sistema
Transferencia neta de energía
por calor, trabajo y masa
⎫
⎪⎬⎪⎭
⎫
⎪
⎬ ⎪⎪⎭
Cambio en las energías interna,
cinética, potencial, etcétera
Q entrada W b ,salida ¢ U m 1u 3 u 1 2
La masa del sistema se determina a partir de la relación de gas ideal:
m
P 1 V 1
RT 1
150 kPa 0.4 m 3
0.287 kPa m 3 kg K 300 K
0.697 kg
Las energías internas se determinan de la tabla del aire (tabla A-17) como
Así,
u 1 u a 300 K 214.07 kJ >kg
u 3 u a 1 400 K 1 113.52 kJ >kg
Q entrada 140 kJ 10.697 kg 2311 113.52 214.07 2 kJ >kg 4
Q entrada 767 kJ
Comentario El signo positivo asegura que se transfiere calor al sistema.