Termodinamica - Cengel 7th - espanhol

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CAPÍTULO 7
7-100 Un recipiente de volumen constante contiene 5 kg de
aire a 100 kPa y 327 °C. El aire se enfría a la temperatura
circundante de 27 °C. Suponga calores específicos constantes
a 300 K. a) Determine el cambio de entropía del aire en el
recipiente durante el proceso, en kJ/K; b) determine el cambio
neto de entropía del universo debido a este proceso, en kJ/K,
y (c) dibuje un esquema de los procesos para el aire en el recipiente
y el entorno, en un solo diagrama T-s. Asegúrese de
etiquetar los estados iniciales y finales para ambos procesos.
7-101 Un contenedor lleno con 45 kg de agua líquida a
95 °C se coloca en un cuarto de 90 m 3 que inicialmente está
a 12 °C. Después de un tiempo se establece el equilibrio
térmico como resultado de la transferencia de calor entre el
agua y el aire del cuarto. Usando calores específicos constantes,
determine a) la temperatura de equilibrio final, b)
la cantidad de transferencia de calor entre el agua y el aire
del cuarto, y c) la generación de entropía. Suponga que el
cuarto está bien sellado y fuertemente aislado.
Cuarto
90 m 3
12 °C
FIGURA P7-101
Agua
45 kg
95 °C
7-102 Un gas ideal a 100 kPa y 15 °C entra a un compresor
de flujo estacionario. El gas se comprime a 600 kPa, y
10 por ciento de la masa que entró al compresor se toma
para otro uso. El restante 90 por ciento del gas de entrada
se comprime a 800 kPa antes de salir del compresor. El
proceso total de compresión se supone que es reversible y
adiabático. Se mide la potencia suministrada al compresor,
32 kW. Si el gas ideal tiene calores específicos constantes
tales que c v 0.8 kJ/kg K y c p 1.1 kJ/kg K, a) haga
un esquema del proceso de compresión en un diagrama T-s,
b) determine la temperatura del gas en las dos salidas del
compresor, en K, y c) determine el flujo másico del gas en
el compresor, en kg/s.
7-103E El contenedor bien aislado que se muestra en la
figura P7-103E se evacua inicialmente. La línea de suministro
contiene aire que se mantiene a 200 psia y 100 °F. La válvula
se abre hasta que la presión en el contenedor es la misma que
la presión en la línea de suministro. Determine la temperatura
mínima en el contenedor cuando se cierra la válvula.
Válvula
Contenedor
Línea de suministro
FIGURA P7-103E
Trabajo reversible de flujo estacionario
7-104C En compresores grandes, a menudo se enfría el gas
mientras se comprime, para reducir el consumo de potencia
del compresor. Explique cómo este enfriamiento reduce el
consumo de potencia.
7-105C Las turbinas de vapor de las plantas termoeléctricas
operan esencialmente bajo condiciones adiabáticas. Una ingeniera
de planta sugiere acabar con esta práctica. Ella propone
hacer pasar agua de enfriamiento por la superficie exterior de
la carcasa para enfriar el vapor que fluye por la turbina. De
esta manera, razona, la entropía del vapor disminuirá, el desempeño
de la turbina mejorará y, como consecuencia, la producción
de trabajo de la turbina aumentará. ¿Cómo evaluaría
usted esta propuesta?
7-106C Es bien sabido que la potencia que consume un compresor
se puede reducir enfriando el gas durante la compresión.
Inspirándose en esto, alguien propone enfriar el líquido
que fluye por una bomba para reducir el consumo de potencia
de la bomba. ¿Apoyaría usted esta propuesta? Explique.
7-107E Se comprime isotérmicamente aire de 13 psia y
90 °F a 80 psia en un dispositivo reversible de flujo estacionario.
Calcule el trabajo necesario, en Btu/lbm, para esta compresión.
Respuesta: 68.5 Btu/lbm
7-108 Vapor de agua saturado a 150 °C se comprime en un
dispositivo reversible de flujo estacionario a 1 000 kPa mientras
se mantiene constante su volumen específico. Determine
el trabajo necesario, en kJ/kg.
7-109E Calcule el trabajo producido, en Btu/lbm, para el
proceso reversible de flujo uniforme 1-3 que se muestra en la
figura P7-109E.
P, psia
300
15
1
3
2
1 2 3.3
v, pie 3 /lbm
FIGURA P7-109E