Termodinamica - Cengel 7th - espanhol

443
CAPÍTULO 8
la de una corriente de flujo puede serlo a presiones menores que la presión
ambiental P 0 .
EJEMPLO 8-7 Potencial de trabajo de aire comprimido
en un recipiente
Un recipiente rígido de 200 m 3 contiene aire comprimido a 1 MPa y 300 K.
Determine cuánto trabajo puede obtenerse de este aire si las condiciones
ambientales son 100 kPa y 300 K.
Solución Se considera aire comprimido almacenado en un recipiente grande.
Se determinará el potencial de trabajo de este aire.
Suposiciones 1 El aire es un gas ideal. 2 Las energías cinética y potencial
son insignificantes.
Análisis Se considera al aire en el recipiente rígido como el sistema (Fig.
8-24), el cual es un sistema cerrado porque ninguna masa cruza su frontera
durante el proceso. Lo que aquí se determinará es el potencial de trabajo de
una masa fija, el cual es la exergía por definición.
Al tomar el estado del aire en el recipiente como el estado 1 y notando que
T 1 T 0 300 K, la masa de aire en el recipiente es
FIGURA 8-24
Aire
comprimido
1 MPa
300 K
Esquema para el ejemplo 8-7.
m 1 P 1V
RT 1
11 000 kPa2 1200 m 3 2
10.287 kPa # m 3 >kg # K21300 K2
2 323 kg
El contenido de exergía del aire comprimido puede determinarse a partir de
X 1 m 1
m u 1 u 0 0 P 0 v 1 v 0 T 0 s 1 s 0
mP 0 v 1 v 0 T 0 s 1 s 0
Se observa que
V 2 0
1
2
gz 1
0
P 0 1v 1 v 0 2 P 0 a RT 1
P 1
RT 0
P 0
b RT 0 a P 0
P 1
1 b1dado que T 1 T 0 2
T 0 1s 1 s 0 2 T 0 a c p ln T 1
R ln P 1
P 1
b RT 0 ln 1dado que T 1 T 0 2
T 0 P 0 P 0
Por lo tanto,
1 RT 0 P 0
P 1
1 RT 0 ln P 1
P 0
RT 0 ln P 1
P 0
P 0
P 1
1
0.287 kJkg K300 K ln
1 000 kPa
100 kPa
120.76 kJkg
100 kPa
1 000 kPa
1
y
X 1 m 1 f 1 12 323 kg 2 1120.76 kJ >kg 2 280 525 kJ 281 MJ
Comentario El potencial de trabajo del sistema es de 281 MJ, por lo tanto un
máximo de 281 MJ de trabajo útil puede obtenerse del aire comprimido almacenado
en el recipiente que se halla en el ambiente especificado.