Termodinamica - Cengel 7th - espanhol

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ANÁLISIS DE MASA Y ENERGÍA
5-137 Un dispositivo de cilindro-émbolo vertical contiene 0.2
m 3 de aire a 20 °C. La masa del émbolo es tal que mantiene una
presión constante de 300 kPa en el interior. Entonces, se abre
una válvula conectada al cilindro y se deja escapar aire hasta
que el volumen en el interior disminuye a la mitad. Durante
este proceso hay transferencia de calor, para que la temperatura
del aire en el cilindro permanezca constante. Determine a) la
cantidad de aire que queda en el cilindro y b) la cantidad de
transferencia de calor. Respuestas: a) 0.357 kg, b) 0
5-138 Un globo contiene 40 m 3 de gas de helio a condiciones
atmosféricas de 100 kPa y 17 °C. El globo se conecta a través
de una válvula con un depósito muy grande, que abastece
helio a 125 kPa y 25 °C. Entonces, se abre la válvula y se deja
entrar helio al globo, hasta que se llega al equilibrio de presión
con el helio en el depósito de suministro. El material del globo
es tal que el volumen aumenta en forma lineal con la presión.
Si no hay transferencia de calor durante ese proceso, determine
la temperatura final en el globo. Respuesta: 315 K
T i = 25 °C
P i = 125 kPa
5-140 Un dispositivo de cilindro-émbolo vertical aislado
contiene 0.8 m 3 de refrigerante 134a a 1.2 MPa y 120 °C. Con
un resorte lineal, en ese momento se aplica toda su fuerza al
émbolo. Una válvula conectada al cilindro se abre y se deja
escapar refrigerante. El resorte se afloja al bajar el émbolo, y
la presión y el volumen bajan a 0.6 MPa y 0.5 m 3 , al final del
proceso. Determine a) la cantidad de refrigerante que escapó
y b) la temperatura final del refrigerante.
R-134a
0.8 m 3
1.2 MPa
120 °C
FIGURA P5-140
He
P 1 = 100 kPa
T 1 = 17 °C
FIGURA P5-138
5-141 Un dispositivo de cilindro-émbolo contiene 0.6 kg de
vapor de agua, con un volumen de 0.1 m 3 . La masa del émbolo
es tal que mantiene una presión constante de 800 kPa.
El cilindro está conectado con una línea de suministro que
conduce vapor de agua a 5 MPa y 500 °C, a través de una
válvula. Entonces, se abre la válvula y se deja entrar el vapor
lentamente al cilindro, hasta que su volumen aumenta al doble
y su temperatura llega a 250 °C, y en ese momento se cierra
la válvula. Determine a) la masa del vapor de agua que entró
y b) la cantidad de calor transferido.
5-139 El aire comprimido en un tanque rígido y aislado, cuyo
volumen es 0.5 m 3 , está a 4 000 kPa y 20 °C. Entonces, del
tanque sale el aire suficiente para reducir la presión a 2 000
kPa. Después de ese escape, ¿cuál es la temperatura del aire
que queda en el tanque?
Vapor
de agua
0.6 kg
0.1 m 3
800 kPa
Q
Vapor
de agua
5 MPa
500 °C
FIGURA P5-141
FIGURA P5-139
© Vol. OS52/PhotoDisc/Getty RF.
5-142 Un dispositivo adiabático de cilindro-émbolo equipado
con un resorte mantiene la presión en el interior en 300 kPa,
cuando el volumen es 0, y en 3 000 kPa, cuando el volumen
es 5 m 3 . El dispositivo se conecta a una línea de suministro de
vapor de agua a 1 500 kPa y 200 °C, y al principio el volumen
del cilindro es 0. Determine la temperatura final (y la calidad,
si es el caso) cuando se abra la válvula y se deje entrar vapor
de agua de la línea de suministro al cilindro, hasta que la presión
en el interior sea igual a la que hay en la línea. También
determine el trabajo total efectuado durante este proceso de llenado
adiabático.