Termodinamica - Cengel 7th - espanhol

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ENTROPÍA
EJEMPLO 7-4 Cambio de entropía durante un proceso
a presión constante
Inicialmente, un dispositivo de cilindro-émbolo contiene 3 lbm de agua líquida
a 20 psia y 70 °F. El agua está ahora calentándose a una presión constante
por la adición de 3 450 Btu de calor. Determine el cambio de entropía del
agua durante este proceso.
Solución Se calienta agua líquida a presión constante en un dispositivo de
cilindro-émbolo. Se determinará el cambio de entropía del agua.
Suposiciones 1 El recipiente no se mueve y por lo tanto los cambios de energías
cinética y potencial son cero, EC EP 0. 2 El proceso es de cuasiequilibrio.
3 La presión permanece constante durante el proceso y por lo
tanto P 2 P 1 .
Análisis Se toma al agua contenida en el cilindro como el sistema (Fig. 7-13),
el cual es un sistema cerrado porque durante el proceso ninguna masa cruza
sus fronteras. Se observa que un dispositivo de cilindro-émbolo involucra una
frontera móvil, y por lo tanto también un trabajo de frontera W b . También, se
transfiere calor al sistema.
En el estado inicial, el agua existe como un líquido comprimido porque su
presión es mayor que la de saturación de 0.3632 psia a 70 °F. Si se aproxima
el líquido comprimido como un líquido saturado a la temperatura dada, las
propiedades en el estado inicial son
Estado 1:
P 1 20 psi a
T 1 70 °F
f s 1 s f a 70 °F 0.07459 Btu >lb m # R
h 1 h f a 70 °F 38.08 Bt u >lb m
Por lo tanto, en el estado final la presión es todavía de 20 psia, pero es necesaria
una propiedad más para determinar el estado, la cual se determina por
el balance de energía,
E entrada E salida ¢E sistema
⎫ ⎪⎬⎪⎭
⎫
⎪⎬⎪⎭
Transferencia neta de energía Cambio de energías interna,
mediante calor, trabajo y masa cinética, potencial, etcétera
Q entrada W b ¢U
Q entrada ¢H m 1h 2 h 1 2
3 450 Btu 13 lbm21h 2 38.08 Btu>lbm2
h 2 1 188.1 Btu>lbm
como U W b H para un proceso de cuasiequilibrio a presión constante.
Entonces,
Estado 2:
P 2 20 psia
h 2 1 188.1 Btu>lbm f
s 2 1.7761 Btu>lbm # R
1Tabla A-6E, interpolación2
T
P = const.
2
FIGURA 7-13
Esquema y diagrama T-s para
el ejemplo 7-4.
1
s 1
s 2
s
Q entrada
H 2 O
P 1 = 20 psia
T 1 = 70 °F