Termodinamica - Cengel 7th - espanhol

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ANÁLISIS DE ENERGÍA DE SISTEMAS CERRADOS
4-125 Un dispositivo de cilindro-émbolo sin fricción contiene
0.15 m 3 de aire a 100 kPa. En este estado, un resorte lineal
(F x) toca al émbolo, pero no ejerce fuerza sobre él. El aire
se calienta hasta un estado final de 0.45 m 3 y 800 kPa. Determine
a) el trabajo total efectuado por el aire y b) el trabajo
efectuado contra el resorte. También, muestre el proceso en un
diagrama P-v. Respuestas: a) 135 kJ, b) 105 J
4-128E Regrese al problema 4-127E. Use la función
de integración del programa EES para determinar
el trabajo efectuado. Compare el resultado con su resultado
“calculado a mano”.
4-129 En un dispositivo de cilindro-émbolo están contenidos
12 kg de vapor saturado de refrigerante 134a, a 240 kPa.
Entonces se transfieren 300 kJ de calor al refrigerante, a presión
constante, por medio de una resistencia en su interior
conectada a un suministro de voltaje de 110 V durante 6 min.
Determine la corriente aplicada, para que la temperatura final
sea 70 °C. También muestre el proceso en un diagrama T-v,
con respecto a líneas de saturación. Respuesta: 12.8 A
Aire
P 1 = 100 kPa
V 1 = 0.15 m 3
R-134a
P = constante
FIGURA P4-125
W e
Q
4-126 Dentro de un dispositivo de cilindro-émbolo hay 5
kg de un vapor húmedo de agua a 125 kPa. Al principio hay
2 kg de agua en la fase líquida, y el resto está en la fase de
vapor. Entonces, se transfiere calor al agua; el émbolo, que
descansa en un conjunto de topes, comienza a subir cuando la
presión en el interior llega a 300 kPa. La transferencia de calor
continúa hasta que el volumen total aumenta en 20 por ciento.
Determine a) las temperaturas inicial y final, b) la masa del
agua líquida cuando comienza a subir el émbolo y c) el trabajo
efectuado durante este proceso. También trace el proceso en
un diagrama P-v.
FIGURA P4-129
4-130 Vapor saturado de agua a 200 °C se condensa como
líquido saturado a 50 °C, en un dispositivo de cilindro-émbolo.
Determine la transferencia de calor para este proceso,
en kJ/kg.
4-131 Un dispositivo de cilindro-émbolo contiene 0.5 m 3 de
gas de helio a 150 kPa y 20 °C. Entonces, el helio se comprime
en un proceso politrópico (PV n constante) hasta 400
kPa y 140 °C. Determine el calor perdido o ganado durante
este proceso. Respuesta: Se pierden 11.2 kJ
H 2 O
m = 5 kg
He
PV n = constante
Q
FIGURA P4-126
4-127E Un globo esférico contiene 7 lbm de aire a 30 psia
y 600 R. El material de que está hecho es tal que la presión
en el interior siempre es proporcional al cuadrado del diámetro.
Calcule el trabajo efectuado cuando el volumen del globo
aumenta al doble, como resultado de una transferencia de
calor. Respuesta: 376 Btu
FIGURA P4-131
4-132 En un proceso politrópico se expande gas de nitrógeno,
con n 1.45, de 2 MPa y 1 200 K, a 200 kPa, en un
dispositivo de cilindro-émbolo. ¿Cuánto trabajo se produce, y
cuánto calor se transfiere durante este proceso de expansión,
en kJ/kg?