Termodinamica - Yunes Cengel y Michael Boles - Septima Edicion

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CAPÍTULO 4
4-64E Un recipiente rígido contiene 20 lbm de aire a 50
psia y 80 °F. Entonces se calienta el aire hasta que su presión
aumenta al doble. Determine a) el volumen del recipiente y b)
la cantidad de transferencia de calor.
Respuestas: a) 80 pies 3 , b) 1 898 Btu
4-65E Determine el cambio de energía interna del aire en un
contenedor rígido al aumentarse su temperatura mediante la
transferencia de 50 Btu/lbm de calor.
4-66E Gas nitrógeno inicialmente a 20 psia y 100 °F ocupa
un volumen de 1 pie 3 en un contenedor rígido provisto de una
rueda de paletas para agitación. Después de que la rueda de
paletas realiza 5 000 lbf · pie de trabajo sobre el nitrógeno,
¿cuál es su temperatura final?
Respuesta: 489 °F
4-67 Considere como sistema un dispositivo de cilindro-émbolo
que contiene gas nitrógeno. Inicialmente, el sistema está
a 1 MPa y 427 °C. Ahora sufre un proceso isobárico hasta que
su temperatura es 27 °C. Determine la presión final y la transferencia
de calor, en kJ/kg, relativa a este proceso.
Respuesta: 416 kJ/kg.
4-68 Se va a calentar un recinto de 4 m 5 m 6 m con
un calentador eléctrico colocado sobre un rodapié. Se desea
que ese calentador pueda elevar la temperatura del recinto de
5 a 25 °C en 11 min. Suponiendo que no hay pérdidas de calor
del recinto, y que la presión atmosférica sea 100 kPa, calcule
la potencia requerida en el calentador. Suponga que los calores
específicos son constantes a la temperatura ambiente.
Respuesta: 3.28 kW
4-69 Un alumno vive en un dormitorio de 4 m 6 m
6 m, y enciende su ventilador de 150 W antes de salir de la
habitación, por la mañana en un día de verano, esperando
que al regresar el recinto esté más frío. Suponiendo que todas
las puertas y ventanas estén herméticamente cerradas, y sin
tomar en cuenta transferencias de calor por las paredes y ventanas,
determine la temperatura en el recinto cuando regrese el
estudiante, 10 h después. Use los valores de calor específico
a temperatura ambiente, y suponga que las condiciones de la
habitación eran 100 kPa y 15 °C, cuando salió.
Respuesta: 58.2 °C
Habitación
4 m × 6 m × 6 m
cámaras está llena de aire a 100 psia y 100 °F, mientras que
la otra está evacuada. Determine el cambio de energía interna
del aire, cuando se rompe la membrana. También determine la
presión final del aire en el recipiente.
Aire
1.5 pies 3
100 psia
100 F
Vacío
1.5 pies 3
FIGURA P4-70E
4-71 Un sistema cerrado contiene 2 kg de aire, y en un proceso
pasa de 600 kPa y 200 °C hasta 80 kPa. Determine el
volumen inicial de este sistema, el trabajo efectuado y el calor
transferido durante el proceso.
Respuestas: 0.453 m 3 , 547 kJ, 547 kJ
4-72 Un dispositivo de cilindro-émbolo contiene gas de
argón, y pasa por un proceso isotérmico, de 200 kPa y 100
°C, hasta 50 kPa. Durante el proceso, se transfieren 1.500 kJ
de calor al sistema. Determine la masa de este sistema y la
cantidad de trabajo producido.
4-73 Se comprime argón en un proceso politrópico, con
n 1.2, de 120 kPa y 10 °C hasta 800 kPa, en un dispositivo
de cilindro-émbolo. Determine el trabajo producido y el calor
transferido durante este proceso de compresión, en kJ/kg.
Argón
120 kPa
10 °C
Pv n = constante
FIGURA P4-73
4-74 Un dispositivo de cilindro-émbolo con resorte contiene 1
kg de dióxido de carbono. Este sistema se calienta de 100 kPa
y 25 °C a 1 000 kPa y 300 °C. Determine la transferencia
total de calor al sistema y el trabajo producido por el sistema.
Q
Ventilador
Resorte
FIGURA P4-69
4-70E Un recipiente adiabático rígido de 3 pies 3 está dividido
en dos volúmenes iguales por una membrana delgada,
como se ve en la figura P4-70E. Al principio, una de las
CO 2
FIGURA P4-74