Termodinamica - Yunes Cengel y Michael Boles - Septima Edicion

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ANÁLISIS DE ENERGÍA DE SISTEMAS CERRADOS
Agua
200 C
Vapor saturado
Calor
FIGURA P4-34
FIGURA P4-29E
4-30E Un sistema cerrado se somete a un proceso en el que
no hay cambio de energía interna. Durante este proceso, el
sistema produce 1.1 10 6 lb . pie de trabajo. Calcule la transferencia
de calor para este proceso, en Btu.
4-31 Un recipiente rígido con un agitador contiene 1.5 kg de
aceite para motor. Determine la tasa de aumento en la energía
específica, cuando se transfiere calor al aceite, a la tasa de
1 W, y se aplica 1.5 W de potencia al agitador.
4-32 Un recipiente rígido bien aislado contiene 2 kg de un
vapor húmedo de agua, a 150 kPa. En un principio, tres cuartos
de la masa están en la fase líquida. Una resistencia eléctrica
colocada en el recipiente se conecta con un suministro de
voltaje de 110 V, y pasa una corriente de 8 A por la resistencia,
al cerrar el interruptor. Determine cuánto tiempo se necesitará
para evaporar todo el líquido en el recipiente. También
muestre el proceso en un diagrama T-V con respecto a líneas
de saturación.
W e
H 2 O
V = constante
FIGURA P4-32
4-35 Un recipiente rígido de 10 L contiene inicialmente una
mezcla de agua líquida y vapor a 100 °C con calidad de 12.3
por ciento. Luego se calienta la mezcla hasta que su temperatura
es de 150 °C. Calcule la transferencia de calor necesaria
para este proceso. Respuesta: 46.9 kJ.
Agua
FIGURA P4-35
4-36 Una masa fija de vapor saturado de agua a 300 kPa se
enfría isotérmicamente hasta que se convierte en un líquido
saturado. Calcule la cantidad de calor rechazado durante este
proceso, en kJ/kg.
4-37 Se condensa vapor saturado de agua en un sistema
cerrado, enfriándolo a presión constante hasta un líquido
saturado a 40 kPa. Determine la transferencia de calor y el
trabajo realizado durante este proceso, en kJ/kg.
4-38 Un dispositivo aislado de cilindro-émbolo contiene 5 L
de agua líquida saturada a una presión constante de 175 kPa.
Una rueda de paletas agita el agua, mientras que pasa una
corriente de 8 A durante 45 min, por una resistencia colocada
en el agua. Si se evapora la mitad del líquido durante este proceso
a presión constante, y el trabajo de la rueda de paletas es
400 kJ, determine el voltaje de suministro. También, muestre
el proceso en un diagrama P-V con respecto a líneas de saturación.
Respuesta: 224 V
4-33 Regrese al problema 4-32. Use el programa EES
(u otro) para investigar el efecto de la masa inicial
del agua sobre el tiempo requerido para evaporar por
completo el líquido. Haga variar la masa inicial de 1 a 10 kg.
Trace el tiempo de evaporación en función de la masa inicial,
y describa los resultados.
4-34 Se condensa isotérmicamente vapor saturado a 200 °C
hasta líquido saturado, en un dispositivo de cilindro-émbolo.
Calcule el calor transferido y el trabajo efectuado durante este
proceso, en kJ/kg. Respuestas: 1940 kJ/kg, 196 kJ/kg
W e
H 2 O
P = constante
W flecha
FIGURA P4-38