Termodinamica - Yunes Cengel y Michael Boles - Septima Edicion

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CAPÍTULO 4
La cantidad de energía necesaria para elevar en un grado la
temperatura de una masa unitaria de una sustancia se llama
calor específico a volumen constante c v para un proceso a
volumen constante y calor específico a presión constante c p
para otro a presión constante. Se define como
c v a 0u
0T b y
v
¢u u 2 u 1
2
¢h h 2 h 1
2
1
1
c p a 0h
0T b p
Para gases ideales u, h, c v y c p son funciones sólo de la temperatura.
El u y h de gases ideales se expresa como
c v 1T2 dT c v,prom 1T 2 T 1 2
c p 1T2 dT c p,prom 1T 2 T 1 2
Para gases ideales, c v y c p se relacionan mediante
c p c v R
donde R es la constante del gas. La relación de calores específicos
k se define como
Para sustancias incompresibles (líquidos y sólidos), ambos
calores específicos, a presión y volumen constantes, son idénticos
y se denotan mediante c:
Las expresiones para u y h de sustancias incompresibles
son
2
¢ u c 1T 2 dT c prom 1T 2 T 1 2
1
h u vP
k
c p
c v
c p c v c
Observe que la relación anterior se limita a procesos a presión
constante de sistemas cerrados y no es válida para procesos
donde cambia la presión.
REFERENCIAS Y LECTURAS RECOMENDADAS
1. ASHRAE, Handbook of Fundamentals, versión SI, Atlanta,
GA, American Society of Heating, Refrigerating, and
Air-Conditioning Engineers, Inc., 1993.
2. ASHRAE, Handbook of Refrigeration, versión SI, Atlanta,
GA, American Society of Heating, Refrigerating, and Air-
Conditioning Engineers, Inc., 1994.
PROBLEMAS*
Trabajo de frontera móvil
4-1C ¿Es siempre cero el trabajo de la frontera asociado con
los sistemas de volumen constante?
4-2C Un gas ideal se expande de un estado especificado
hasta un volumen final fijo dos veces, primero a presión constante
y después a temperatura constante. ¿Para cuál caso el
trabajo efectuado es mayor?
4-3C Demuestre que 1 kPa · m 3 1 kJ.
4-4 El volumen de 1 kg de helio, en un dispositivo de cilindro-émbolo,
es 7 m 3 , en un principio. A continuación, el helio
se comprime hasta 3 m 3 , manteniendo constante su presión en
150 kPa. Determine las temperaturas inicial y final del helio,
así como el trabajo requerido para comprimirlo, en kJ.
4-5E Calcule el trabajo total, en Btu, para el proceso 1-3
que se muestra en la figura P4-5E.
* Los problemas marcados con “C” son preguntas de concepto, y se
exhorta a los estudiantes a contestarlas todas. Los problemas
marcados con una “E” están en unidades inglesas, y quienes
utilizan unidades SI pueden ignorarlos. Los problemas con un ícono
son de comprensión y se recomienda emplear un software como
EES para resolverlos.
P, psia
300
15
1
1 2
V, pies 3
FIGURA P4-5E
4-6 Calcule el trabajo total, en kJ, producido por el proceso
isotérmico de la figura P4-6 cuando el sistema consiste de 3
kg de oxígeno.
P, kPa
600
200
0.2
2
3
T
v, m 3 /kg
FIGURA P4-6
2
3.3
1