Termodinamica - Cengel 7th - espanhol

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CAPÍTULO 7
el cambio total de entropía para este proceso. Haga variar la
masa del hierro de 10 a 100 kg. Grafique la temperatura de
equilibrio y el cambio total de entropía como función de la
masa de hierro, y explique los resultados.
7-69 Un bloque de hierro de 50 kg y un bloque de cobre de
20 kg, ambos con temperatura inicial de 80 °C, se dejan caer
en un gran lago a 15 °C. Se establece el equilibrio térmico
después de un tiempo como resultado de la transferencia de
calor entre los bloques y el agua del lago. Determine el cambio
total de entropía para este proceso.
Hierro
50 kg
FIGURA P7-69
Cambio de entropía de gases ideales
Lago 15 °C
Cobre
20 kg
7-70 Una bomba adiabática se va a usar para comprimir
agua líquida saturada a 10 kPa a una presión de 15 MPa de
manera reversible. Determine la entrada de trabajo usando
a) datos de entropía de la tabla del líquido comprimido, b)
el volumen específico de agua en la entrada a la bomba y los
valores de presiones, c) el valor promedio de volumen específico
de agua y valores de presiones. También determine los
errores de aproximación en los incisos b) y c).
10 kPa
FIGURA P7-70
15 MPa
Bomba
7-71C Algunas propiedades de los gases ideales tales como
la energía interna y la entalpía varían sólo con la temperatura
[es decir, u u(T) y h h(T)]. ¿Es también éste el caso
para la entropía?
7-72C ¿La entropía de un gas ideal puede cambiar durante
un proceso isotérmico?
7-73C Un gas ideal sufre un proceso entre dos temperaturas
especificadas dos veces: primera vez, a presión constante;
y segunda vez, a volumen constante. ¿Para cuál caso experimentará
el gas ideal un mayor cambio de entropía? Explique.
7-74 Demuestre que las dos relaciones para cambio de entropía
de gases ideales bajo la suposición de calores específicos
constantes (ecuaciones 7-33 y 7-34) son equivalentes.
7-75 Comenzando con la segunda relación T ds (ecuación
7-26), obtenga la ecuación 7-34 para el cambio de entropía de
gases ideales bajo la suposición de calores específicos constantes.
7-76 Comenzando con la ecuación 7-34, obtenga la ecuación
7-43.
7-77 ¿Cuál de dos gases, helio o nitrógeno, experimenta el
mayor cambio de entropía al cambiar su estado de 2 000 kPa
y 427 °C a 200 kPa y 27 °C?
7-78 Se expande aire de 2 000 kPa y 500 °C a 100 kPa y
50 °C. Suponiendo calores específicos constantes, determine
el cambio en la entropía específica del aire.
7-79E ¿Cuál es la diferencia entre las entropías de aire a 15
psia y 70 °F y aire a 40 psia y 250 °F, por unidad de masa?
7-80 Nitrógeno a 900 kPa y 300 °F se expande adiabáticamente
en un sistema cerrado a 100 kPa. Determine la temperatura
mínima del nitrógeno después de la expansión.
7-81E Aire a 15 psia y 70 °F se comprime adiabáticamente
en un sistema cerrado a 200 psia. ¿Cuál es la temperatura
mínima del aire después de esta compresión?
7-82 Un dispositivo aislado de cilindro-émbolo contiene inicialmente
300 L de aire a 120 kPa y 17 °C. Ahora se calienta
el aire durante 15 min por un calefactor de resistencia de 200
W colocado dentro del cilindro. La presión de aire se mantiene
constante durante este proceso. Determine el cambio de
entropía del aire, suponiendo a) calores específicos constantes
y b) calores específicos variables.
7-83 Un dispositivo de cilindro-émbolo contiene 0.75 kg de
gas nitrógeno a 140 kPa y 37 °C. El gas se comprime ahora
lentamente en un proceso politrópico durante el cual PV 1.3
constante. El proceso termina cuando el volumen se reduce
a la mitad. Determine el cambio de entropía del nitrógeno
durante este proceso. Respuesta: 0.0385 kJ/K
7-84 Reconsidere el problema 7-83. Usando software
EES (u otro), investigue el efecto de variar el
exponente politrópico de 1 a 1.4 en el cambio de entropía del
nitrógeno. Muestre el proceso en un diagrama P-v.
7-85E Una masa de 15 lbm de helio sufre un proceso de un
estado inicial de 50 pies 3 /lbm y 80 °F a un estado final de 10
pies 3 /lbm y 200 °F. Determine el cambio de entropía del helio
durante este proceso, suponiendo que a) el proceso es reversible
y b) el proceso es irreversible.
7-86 Un dispositivo de émbolo-cilindro contiene 1 kg de
aire a 200 kPa y 127 °C. Ahora se deja que el aire se expanda
en un proceso reversible, isotérmico, hasta que su presión es
de 100 kPa. Determine la cantidad del calor transferido al aire
durante esta expansión.
7-87 Se expande argón en una turbina isentrópica de 2 MPa
y 500 °C a 200 kPa. Determine la temperatura de salida y el
trabajo producido por esta turbina por unidad de masa del
argón.