Termodinamica - Yunes Cengel y Michael Boles - Septima Edicion

3-115 La combustión en un motor de gasolina se puede
considerar como si fuese un proceso de suministro de calor
a volumen constante. Antes de la combustión, en el cilindro
existe la mezcla de aire y combustible, y después, los gases
de combustión: ambos materiales se pueden aproximar al aire,
considerando éste como un gas ideal. En el motor de gasolina,
antes de la combustión, los gases se encuentran a 1.4 Mpa y
450 °C, alcanzando una temperatura de 1 600 °C al finalizar
la combustión.
Agua
1 lbm
2.649 pies 3
400 °F
FIGURA P3-118E
161
CAPÍTULO 3
Q
Cámara
de combustión
1.4 MPa
450 °C
3-119 En la figura P3-119, los diámetros de émbolo son
D 1 10 cm y D 2 4 cm. La cámara 1 contiene 1 kg de
helio, la cámara 2 está llena con vapor de agua condensándose,
y en la cámara 3 existe el vacío. Todo el conjunto se
coloca en un ambiente cuya temperatura es 200 °C. Determine
el volumen de la cámara 1 cuando se ha establecido el equilibrio
termodinámico.
Respuesta: 3.95 m 3
D 2
FIGURA P3-115
3-116 La combustión en un motor diésel se puede aproximar
a un proceso de suministro de calor a presión constante, con
aire en el cilindro antes y después de la combustión. Imagine
un motor diésel con las condiciones de 950 K y 75 cm 3 antes
de la combustión, y 150 cm 3 después. El motor trabaja con
una relación aire-combustible (la masa de aire dividida entre
la masa de combustible) de 22 kg de aire/kg de combustible.
Determine la temperatura después del proceso de combustión.
P 2
P 3
P 1
Cámara
de combustión
950 K
75 cm 3
FIGURA P3-116
3-117 Un kilogramo de refrigerante 134a llena un recipiente
rígido de 0.090 m 3 , a una temperatura inicial de 40 °C. A
continuación se calienta el recipiente hasta que la presión es
280 kPa. Calcule la presión inicial y la temperatura final.
Respuestas: 51.25 kPa, 50 °C
3-118E Una libra masa de agua llena un dispositivo de cilindro-émbolo
con carga constante, de 2.649 pies 3 , a la temperatura
de 400 °F. Se enfría el dispositivo de cilindro-émbolo
hasta que su temperatura es 100 °F. Determine la presión y el
volumen finales del agua.
D 1
FIGURA P3-119
3-120E Los diámetros de émbolo en la figura P3-119 son
D 1 3 pulg y D 2 2 pulg. La presión en la cámara 3 es 30 psia.
La cámara 1 contiene 0.5 lbm de aire y la cámara 2 está llena
con R-134a condensándose. Todo el conjunto se mantiene a
120 °F. Determine el volumen de la cámara 1.
3-121E Regrese al problema 3-120E. ¿Cuánto cambiará el
volumen de la cámara 1 cuando la presión de la cámara 3
aumente a 60 psia?
3-122 Se calienta etano a 10 MPa y 100 °C a presión constante,
hasta que su volumen aumenta 60 por ciento. Determine
la temperatura final, aplicando a) la ecuación del gas ideal, y
b) el factor de compresibilidad. ¿Cuál de esos dos resultados
es más exacto?
3-123 Un recipiente de 20 m 3 contiene nitrógeno a 23 °C
y 600 kPa. Se deja escapar algo del nitrógeno, hasta que la
presión en el recipiente baja a 400 kPa. Si en ese momento la
temperatura es 20 °C, determine la cantidad de nitrógeno que
ha escapado. Respuesta: 44.6 kg