Termodinamica - Cengel 7th - espanhol

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CAPÍTULO 8
de rueda de paletas con el cual se puede realizar este proceso
(entre los dos mismos estados inicial y final). Tome T 0
298 K. Respuestas: a) 87.0 kJ; b) 7.74 kJ
Líquido
saturado
H 2 O
P = 120 kPa
FIGURA P8-36
W e
1.2 m 3
2.13 kg
CO 2
100 kPa
8-37 Reconsidere el problema 8-36. Usando el software
EES (u otro), investigue el efecto de la cantidad
de trabajo eléctrico suministrado al dispositivo sobre el
trabajo mínimo y la exergía que se destruye, al variar el trabajo
eléctrico de 0 a 2.000 kJ, y grafique sus resultados.
8-38 Un dispositivo aislado de cilindro-émbolo contiene
0.05 m 3 de vapor saturado de refrigerante 134a a una presión
de 0.8 MPa. El refrigerante se deja expandir ahora de manera
reversible, hasta que la presión cae a 0.2 MPa. Determine el
cambio en la exergía del refrigerante durante este proceso y
el trabajo reversible. Suponga que el entorno está a 25 °C y
100 kPa.
8-39E Se comprime gas oxígeno en un dispositivo de cilindro-émbolo,
de un estado inicial de 12 pies 3 /lbm y 75 °F a un
estado final de 1.5 pies 3 /lbm y 525 °F. Determine la entrada
de trabajo reversible y el aumento en la exergía del oxígeno
durante este proceso. Suponga que el entorno está a 14.7 psia
y 75 °F. Respuestas: 60.7 Btu/lbm, 60.7 Btu/lbm
8-40 Un dispositivo de cilindro-émbolo contiene inicialmente
2 L de aire a 100 kPa y 25 °C. El aire se comprime
ahora a un estado final de 600 kPa y 150 °C. La entrada de
trabajo útil es 1.2 kJ. Suponiendo que el entorno está a 100
kPa y 25 °C, determine a) la exergía del aire en los estados
inicial y final; b) el trabajo mínimo que se debe suministrar
para llevar a cabo el proceso de compresión, y c) la eficiencia
según la segunda ley de este proceso.
Respuestas: a) 0, 0.171 kJ; b) 0.171 kJ, c) 14.3 por ciento
Aire
V 1 = 2 L
P 1 = 100 kPa
T 1 = 25 °C
FIGURA P8-40
8-41 Un recipiente rígido aislado de 1.2 m 3 contiene 2.13 kg
de bióxido de carbono a 100 kPa. Ahora se realiza sobre el sistema
trabajo de rueda de paletas hasta que la presión en el recipiente
sube a 120 kPa. Determine a) el trabajo real de rueda de
paletas realizado durante este proceso y b) el trabajo mínimo
FIGURA P8-41
8-42 Un dispositivo aislado de cilindro-émbolo contiene inicialmente
20 L de aire a 140 kPa y 27 °C. Ahora se calienta
aire durante 10 minutos mediante un calentador de resistencia
de 100 W colocado dentro del cilindro. La presión del aire se
mantiene constante durante este proceso, y el entorno está a
27 °C y 100 kPa. Determine la exergía destruida durante este
proceso. Respuesta: 19.9 kJ
8-43 Un recipiente rígido aislado está dividido en dos partes
iguales por una mampara. Inicialmente, una parte contiene 3
kg de gas argón a 300 kPa y 70 °C, y el otro lado está al
vacío. Ahora se quita la mampara y el gas llena todo el recipiente.
Suponiendo que el entorno está a 25 °C, determine la
exergía destruida durante este proceso.
Respuesta: 129 kJ
8-44E Un bloque de cobre de 55 lbm que está inicialmente
a 180 °F se introduce a un recipiente aislado que contiene 1.2
pies 3 de agua a 75 °F. Determine a) la temperatura final de
equilibrio y b) el potencial de trabajo desperdiciado durante el
proceso. Suponga que el entorno está a 75 °F.
8-45 Un bloque de hierro de masa desconocida a 85 °C se
introduce a un recipiente aislado que contiene 100 L de agua a
20 °C. Al mismo tiempo se activa una rueda de paletas accionada
por un motor de 200 W, para agitar el agua. Se observa
que se establece el equilibrio térmico después de 20 min, con
una temperatura final de 24 °C. Suponiendo que el entorno
está a 20 °C, determine a) la masa del bloque de hierro y b) la
exergía destruida durante este proceso.
Respuestas: a) 52.0 kg, b) 375 kJ
Hierro
85 °C
Agua
100 L
20 °C 200 W
FIGURA P8-45