Termodinamica - Cengel 7th - espanhol

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ANÁLISIS DE ENERGÍA DE SISTEMAS CERRADOS
se establece el equilibrio mecánico y térmico. Si la presión
del estado final es 300 kPa, determine a) la temperatura y la
calidad del vapor (si es un vapor húmedo) en el estado final, y
b) la cantidad de calor perdida de los recipientes.
Recipiente A
2 kg
1 MPa
300 °C
Q
FIGURA P4-46
Recipiente B
3 kg
150 °C
x = 0.5
Calores específicos, u y h de gases ideales
4-47C En la relación u mc v T, ¿cuál es la unidad
correcta de c v , kJ/kg · °C o kJ/kg · K?
4-48C La relación u mc v,prom T ¿está restringida a procesos
de volumen constante, o se puede usar en cualquier proceso
de un gas ideal?
4-49C La relación h mc p,prom T ¿está restringida a procesos
de presión constante, o se puede usar en cualquier proceso
de un gas ideal?
4-50C ¿Es igual la energía requerida para calentar aire de
295 a 305 K, que la necesaria para calentarlo de 345 a 355 K?
Suponga que en ambos casos la presión permanece constante.
4-51C Una masa fija de un gas ideal se calienta de 50 a
80 °C a la presión constante de a) 1 atm y b) 3 atm. ¿En qué
caso cree usted que será mayor la energía requerida? ¿Por
qué?
4-52C Una masa fija de un gas ideal se calienta de 50 a
80 °C al volumen constante e igual a a) 1 m 3 y b) 3 m 3 . ¿En
cuál caso cree usted que será mayor la energía requerida? ¿Por
qué?
4-53C Cuando se efectúa determinado cambio de temperatura
¿cuál de los dos gases siguientes, aire u oxígeno, tiene
mayor cambio de a) entalpía, h, y b) energía interna, u?
4-54C Demuestre que c _ p c_ v R u para un gas ideal.
4-55 ¿Cuál es el cambio en la entalpía, en kJ/kg, de oxígeno
cuando su temperatura cambia de 150 a 200 °C? ¿Habría alguna
diferencia si el cambio de temperatura fuese de 0 a 50 °C? ¿La
presión al principio y al final de este proceso tiene algún efecto
sobre el cambio de entalpía?
4-56E En un compresor, se comprime aire de 20 psia y 70 °F
a 150 psia. El compresor se opera de tal manera que la temperatura
del aire permanece constante. Calcule el cambio en el
volumen específico del aire al pasar por este compresor.
4-57 La temperatura de 2 kg de neón aumenta de 20 a 180
°C. Calcule el cambio de energía interna total del neón, en kJ.
¿Sería diferente el cambio de energía interna si se sustituyera
el neón por argón?
4-58 Calcule el cambio en la entalpía de argón, en kJ/kg,
cuando se enfría de 100 a 25 °C. Si el neón hubiera pasado
por el mismo cambio de temperatura ¿sería diferente su cambio
de entalpía?
4-59E Calcule el cambio de entalpía del oxígeno h, en
Btu/lbm, cuando se calienta de 800 a 1 500 R, usando a) la
ecuación empírica de calor específico en función de la temperatura
(tabla A-2Ec), b) el valor de c p a la temperatura promedio
(tabla A-2Eb) y c) el valor de c p a la temperatura ambiente
(tabla A-2Ea). Respuestas: a) 170.1 Btu/lbm, b) 178.5 Btu/lbm,
c) 153.3 Btu/lbm
4-60 Determine el cambio de energía interna u del hidrógeno,
en kJ/kg, cuando se calienta de 200 a 800 K, con a) la
ecuación empírica del calor específico como una función de
la temperatura (tabla A-2c), b) el valor de c v a la temperatura
promedio (tabla A-2b) y c) el valor de c v a temperatura
ambiente (tabla A-2a).
4-61E El dispositivo de cilindro-émbolo cargado por resorte
que se muestra en la figura P4-61E contiene 1 pie 3 de aire. La
constante del resorte es 5 lbf/pulg, y el diámetro del émbolo
es 10 pulg. Cuando el resorte no ejerce ninguna fuerza sobre
el pistón, el estado del aire es 250 psia y 460 °F. Este dispositivo
se enfría ahora hasta que el volumen es la mitad del original.
Determine el cambio en la energía interna específica y en
la entalpía del aire. Respuestas: 78.9 Btu/lbm, 111 Btu/lbm
Oxígeno
1 kg
T 1 = 20 °C
T 2 = 120 °C
Aire
FIGURA P4-61E
FIGURA P4-63
Resorte
Análisis de energía de sistemas cerrados:
gases ideales
4-62C ¿Es posible comprimir isotérmicamente un gas ideal, en
un dispositivo adiabático de cilindro-émbolo? Explique por qué.
4-63 Se calienta 1 kg de oxígeno, de 20 a 120 °C. Determine
la transferencia de calor que se requiere cuando eso se
hace en un proceso a) a volumen constante, b) isobárico.
Oxígeno
1 kg
T 1 = 20 °C
T 2 = 120 °C