Termodinamica - Yunes Cengel y Michael Boles - Septima Edicion

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CAPÍTULO 3
Descripción de estado
P, kPa T, °C v, m 3 /kg u, kJ/kg y calidad (si es aplicable)
250 2 728.9
300 1 560.0
101.42 100
3 000 180
3-136 Si se proporcionan suficientes datos, llene las celdas
vacías en la siguiente tabla de propiedades del agua. En la
última columna, describa la condición del agua como líquido
comprimido, mezcla saturada, vapor sobrecalentado o información
insuficiente; y, si es aplicable, indique la calidad.
Descripción de estado
P, kPa T, °C v, m 3 /kg u, kJ/kg y calidad (si es aplicable)
200 2 529.1
125 x = 0.650
400 2 967.2
1 000 30
120.90 150
3-137 Un recipiente de volumen constante contiene agua,
inicialmente a 300 kPa y 250 °C. Se deja enfriar el agua hasta
que su presión es de 150 kPa. En los diagramas P-V, y T-V,
con respecto a las líneas de saturación, la curva de proceso
pasa tanto por el estado inicial como por el estado final del
agua. Etiquete los estados finales en la curva de proceso. Así
mismo, tanto en el diagrama P-V como en el T-V, trace las
isotermas que pasan por ambos estados, y muestre sus valores,
en °C, en las isotermas.
3-138 Un dispositivo de cilindro-émbolo provisto con topes,
de modo que el agua soporta el peso del émbolo, y la fuerza de la
atmósfera, contiene agua, inicialmente a 300 kPa y 0.5 m 3 /kg. El
agua se calienta hasta que llega a condición de vapor saturado
y el émbolo descansa sobre los topes. Con el émbolo sobre los
topes, se calienta el agua hasta la presión de 600 kPa. En los
diagramas P-V y T-V, con respecto a las líneas de saturación,
las curvas de proceso pasan por los estados inicial y final del
agua. Sobre ambos diagramas T-V y T-V trace las isotermas
que pasan por ambos estados, y muestre sus valores en °C, en
las isotermas.
Agua
FIGURA P3-138
3-139E 0.5 lbm de argón se comprimen desde 1 000 psia
y 300 °F hasta 2 000 psia en un dispositivo cilindro-émbolo,
realizando un proceso politrópico para el que PV 1.6 = cons-
tante. Determine la temperatura final si se toma al argón como
a) un gas ideal y b) un gas Beattie-Bridgeman.
3-140E Se mantiene nitrógeno a 400 psia y 100 °F. Compare
entre sí los valores del volumen específico de este nitrógeno,
calculados con a) la ecuación del gas ideal, b) la ecuación
de Benedict-Webb-Rubin y c) el factor de compresibilidad.
Problemas para el examen de fundamentos
de ingeniería
3-141 Un recipiente rígido contiene 2 kg de un gas ideal a 3
atm y 40 °C. Entonces se abre una válvula, y se deja escapar
la mitad de la masa del gas. Si la presión final en el recipiente
es 2.2 atm, la temperatura final en el recipiente es
a) 71 °C b) 44 °C c) 100 °C d) 20 °C e) 172 °C
3-142 La presión en un neumático de automóvil se mide y
resulta 190 kPa (manométrica) antes de un viaje, y 215 kPa
(manométrica) al terminarlo, en un lugar donde la presión
atmosférica es 95 kPa. Si la temperatura del aire en el neumático
antes del viaje era 25 °C, después del viaje es
a) 51.1 °C b) 64.2 °C c) 27.2 °C d) 28.3 °C e) 25.0 °C
3-143 Un recipiente rígido de 300 m 3 está lleno con un
vapor húmedo de agua , a 200 kPa. Si el 25 por ciento de la
masa es líquido, y el 75 por ciento es vapor, la masa total en
el recipiente es
a) 451 kg b) 556 kg c) 300 kg d) 331 kg e) 195 kg
3-144 En una cafetera, que tiene un calentador eléctrico de
inmersión, hierve agua. Al principio, la cafetera contiene 1 kg
de agua. Una vez iniciada la ebullición, se observa que la mitad
del agua en la cafetera se evapora en 10 minutos. Si la pérdida
de calor de la cafetera es despreciable, la potencia del elemento
calefactor es
a) 3.8 kW b) 2.2 kW c) 1.9 kW
d) 1.6 kW e) 0.8 kW
3-145 Un recipiente rígido de 1 m 3 contiene 10 kg de agua (en
cualquier fase o fases) a 160 °C. La presión en el recipiente es
a) 738 kPa b) 618 kPa c) 370 kPa
d) 2 000 MPa e) 1 618 kPa
3-146 En una olla de acero inoxidable sobre una estufa eléctrica
hierve agua a 1 atm de presión. Se observa que 2 kg de
agua líquida se evapora en 30 min. La tasa de transferencia de
calor al agua es
a) 2.51 kW b) 2.32 kW c) 2.97 kW
d) 0.47 kW e) 3.12 kW
3-147 Se hierve agua en una olla, con una estufa al nivel del
mar. Se observa que en 10 minutos de ebullición se evaporan
200 g de agua. La tasa de transferencia de calor al agua es
a) 0.84 kJ/min b) 45.1 kJ/min
c) 41.8 kJ/min d) 53.5 kJ/min
e) 225.7 kJ/min
3-148 Un recipiente rígido de 3 m 3 contiene vapor a 4 MPa
y 500 °C. La masa del vapor es
a) 3.0 kg b) 9 kg c) 26 kg d) 35 kg e) 52 kg