Termodinamica - Yunes Cengel y Michael Boles - Septima Edicion

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PROPIEDADES DE LAS SUSTANCIAS PURAS
3-61 Un dispositivo de cilindro-émbolo contiene inicialmente
1.4 kg de agua líquida saturada a 200 °C. Entonces, se
transmite calor al agua, hasta que se cuadruplica el volumen,
y el vapor sólo contiene vapor saturado. Determine a) el volumen
del recipiente, b) la temperatura y presión finales, y c) el
cambio de energía interna del agua.
Agua
1.4 kg
200 °C
FIGURA P3-61
3-62E ¿Cuánto error cabe esperar al determinar la entalpía
específica si se aplica la aproximación para líquido incompresible
al agua a 1 500 psia y 400 °F?
3-63 ¿Cuánto error se cometería al calcular el volumen específico
y la entalpía del agua a 20 MPa y 140 °C, usando la
aproximación para líquido incompresible?
3-64 En un principio, 100 g de refrigerante 134a llenan un
dispositivo de cilindro-émbolo con carga constante, a 60 kPa
y 20 °C. A continuación se calienta el dispositivo hasta que
su temperatura es 100 °C. Determine el cambio en el volumen
del dispositivo como resultado del calentamiento. Respuesta:
0.0168 m 3
FIGURA P3-64
3-65 Un recipiente rígido contiene 2 kg de refrigerante 134a
a 800 kPa y 120 °C. Determine el volumen del recipiente y la
energía interna total.
Respuestas: 0.0753 m 3 , 655.7 kJ.
3-66 Un recipiente de 0.5 m 3 contiene 10 kg de refrigerante
134a a –20 °C. Determine a) la presión, b) la energía interna
total y c) el volumen ocupado por la fase líquida.
Respuestas: a) 132.82 kPa, b) 904.2 kJ, c) 0.00489 m 3 .
3-67 Los diagramas de estado presión-entalpía son útiles
para estudiar sistemas de refrigeración y otros
parecidos. Use el programa EES (u otro) y datos de propiedades
reales para representar el diagrama de presión-entalpía para
refrigerante 134a, que incluya las líneas de saturación. También
trace líneas de procesos isotérmicos y de entropía constante.
Q
3-68 Un recipiente rígido de 0.3 m 3 contiene, al principio,
un vapor húmedo de agua, a 150 °C. Entonces se calienta
el agua hasta que llega al estado de punto crítico. Calcule la
masa del agua líquida y el volumen que ocupa el líquido en el
estado inicial. Respuestas: 96.10 kg, 0.105 m 3
Gas ideal
3-69C ¿Cuál es la diferencia entre masa y masa molar? ¿Cómo
se relacionan?
3-70C ¿Bajo qué condiciones es adecuada la suposición del
gas ideal para los gases reales?
3-71C ¿Cuál es la diferencia entre R y R u ? ¿Cómo se relacionan
las dos?
3-72C El propano y el metano se usan con frecuencia para
calefacción en invierno, y las fugas de esos combustibles, aun
durante periodos cortos, son un peligro de incendio para los
hogares. ¿Qué fuga de gas cree usted que produce mayores
riesgos de incendio? Explique por qué.
3-73 ¿Cuál es el volumen específico del nitrógeno a 300 kPa
y 227 °C?
3-74E Un contenedor de 3 pies 3 se llena con 2 lbm de oxígeno,
a una presión de 80 psia. ¿Cuál es la temperatura del
oxígeno?
3-75 Una masa de 2 kg de helio se mantiene a 300 kPa y 27
°C en un contenedor rígido. ¿Qué capacidad tiene el contenedor
en m 3 ?
3-76 Un globo esférico de 9 m de diámetro se llena con
helio a 27 °C y 200 kPa. Determine la cantidad de moles y la
masa del helio en el globo. Respuestas: 30.6 kmol, 123 kg
3-77 Regrese al problema 3-76. Use el programa EES
(u otro) para investigar el efecto del diámetro del
globo sobre la masa de helio que contiene, para las presiones
de a) 100 kPa y b) 200 kPa. Haga variar el diámetro de 5 m a
15 m. Trace la gráfica de masa de helio en función del diámetro,
para ambos casos.
3-78 Un recipiente de 1 m 3 con aire a 25 °C y 500 kPa, se
conecta con otro recipiente que contiene 5 kg de aire a 35 °C y
200 kPa, a través de una válvula. La válvula se abre y se deja
que todo el sistema llegue al equilibrio térmico con los alrededores,
que están a 20 °C. Determine el volumen del segundo
recipiente y la presión final de equilibrio del aire.
Respuestas: 2.21 m 3 , 284.1 kPa
3-79E Un recipiente elástico contiene 2.3 lbmol de aire a 65
°F y 32 psia. ¿Cuál es el volumen del recipiente? Si el volumen
se duplica a la misma presión, determine la temperatura final.
3-80 Un recipiente rígido contiene un gas ideal a 1 227 °C
y 200 kPa manométricos. El gas se enfría hasta que la presión
manométrica es de 50 kPa. Si la presión atmosférica es de
100 kPa, determine la temperatura final del gas.
3-81 Un recipiente rígido cuyo volumen se desconoce está
dividido en dos partes mediante una división. Un lado del
recipiente contiene un gas ideal a 927 °C. El otro lado está al
vacío y tiene un volumen del doble de la parte que contiene el