Termodinamica - Cengel 7th - espanhol

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ENTROPÍA
7-88E Se comprime aire en un compresor isentrópico, de
15 psia y 70 °F a 200 psia. Determine la temperatura de
salida y el trabajo consumido por este compresor por unidad
de masa del aire. Respuestas: 1 095 R, 138 Btu/lbm
200 psia
Compresor
de aire
7-93 Reconsidere el problema 7-92. Usando software
EES (u otro), investigue el efecto de la presión
final en la masa final en el tanque al variar la presión de 450 a
150 kPa, y grafique los resultados.
7-94E Entra aire a una tobera adiabática a 60 psia, 540 °F y
200 pies/s, y sale a 12 psia. Suponiendo que el aire es un gas
ideal con calores específicos variables e ignorando cualquier
irreversibilidad, determine la velocidad de salida del aire.
7-95 Se expande aire en una tobera adiabática durante un
proceso politrópico con n 1.3. Entra a la tobera a 700 kPa
y 100 °C con una velocidad de 30 m/s, y sale a una presión
de 200 kPa. Calcule la temperatura del aire y la velocidad a la
salida de la tobera.
15 psia
70 °F
FIGURA P7-88E
7-89 Un recipiente aislado rígido está dividido en dos partes
iguales por una mampara. Inicialmente, una parte contiene 5
kmol de un gas ideal a 250 kPa y 40 °C, y el otro lado está al
vacío. Ahora se quita la mampara y el gas llena todo el tanque.
Determine el cambio total de entropía durante este proceso.
Respuesta: 28.81 kJ/K
7-90 Se comprime aire en un dispositivo de cilindro-émbolo,
de 90 kPa y 22 °C a 900 kPa, en un proceso reversible adiabático.
Determine la temperatura final y el trabajo realizado
durante este proceso, suponiendo para el aire a) calores específicos
constantes y b) calores específicos variables.
Respuestas: a) 565 K; b) 197 kJ/kg
7-91 Reconsidere el problema 7-90 usando software
EES (u otro), evalúe y grafique el trabajo realizado
y la temperatura final en el proceso de compresión como
funciones de la presión final, para ambos incisos, al variar la
presión final de 100 a 1 200 kPa.
7-92 Un recipiente rígido aislado contiene 4 kg de gas argón
a 450 kPa y 30 °C. Se abre ahora una válvula y se permite
escapar argón hasta que la presión interna cae a 200 kPa.
Suponiendo que el argón que queda dentro del recipiente ha
sufrido un proceso reversible adiabático, determine la masa
final en el recipiente. Respuesta: 2.46 kg
Argón
4 kg
30 °C
450 kPa
FIGURA P7-92
700 kPa
100 C
30 m/s
Aire
FIGURA P7-95
200 kPa
7-96 Repita el problema 7-95 para el exponente politrópico
n 1.1.
7-97 Un dispositivo de émbolo-cilindro contiene aire a
427 °C y 600 kPa. El aire se expande adiabáticamente hasta
que la presión es de 100 kPa. Determine la masa de aire necesaria
para producir un trabajo máximo de 1 000 kJ. Suponga
que el aire tiene calores específicos constantes evaluados a
300 K. Respuesta: 4.97 kg
7-98 Entra helio a un compresor adiabático de flujo uniforme
a 0.6 kg/s, 100 kPa y 27 °C, con una baja velocidad de
entrada, y se comprime a 600 kPa.
a) Determine la temperatura de salida para que el suministro
de trabajo y la energía cinética a la salida del compresor
tengan los valores mínimos.
b) Si la razón de suministro de trabajo al compresor se mide
como un mínimo con un valor de 1 000 kW, determine la
velocidad de salida del compresor, en m/s.
7-99 Un dispositivo de cilindro-émbolo contiene 5 kg de
aire a 427 °C y 600 kPa. El aire se expande adiabáticamente
hasta que la presión es de 100 kPa, y produce 600 kJ de trabajo.
Suponga que el aire tiene calores específicos constantes
evaluados a 300 K.
a) Determine el cambio de entropía del aire, en kJ/kg · K.
b) Como el proceso es adiabático, ¿es realista? Usando conceptos
de la segunda ley, apoye su respuesta.