Termodinamica - Yunes Cengel y Michael Boles - Septima Edicion

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ANÁLISIS DE MASA Y ENERGÍA
5-123 Un dispositivo de cilindro-émbolo vertical aislado
contiene una masa de 10 kg de agua, de la cual 6 kg están en
fase de vapor. La masa del émbolo es tal que mantiene una
presión constante de 200 kPa dentro del cilindro. Entonces,
se deja entrar vapor de agua a 0.5 MPa y 350 °C al cilindro,
desde una línea de suministro, hasta que se haya evaporado
todo el líquido en el cilindro. Determine a) la temperatura
final en el cilindro y b) la masa del vapor que entró.
Respuestas: a) 120.2 °C, b) 19.07 kg
P = 200 kPa
m 1 = 10 kg
H 2 O
P i = 0.5 MPa
T i = 350 °C
5-126E A un hospital se suministra oxígeno desde diez tanques,
cada uno con 1.5 pies 3 de oxígeno comprimido. Al principio,
los tanques están a 1 500 psia y 80 °F. El oxígeno se
saca de esos tanques con la lentitud suficiente como para que
la temperatura en ellos permanezca en 80 °F. A las dos semanas,
la presión es 300 psia. Determine la masa de oxígeno
usado y el calor total transferido a los tanques.
5-127E El émbolo con carga del dispositivo que se ve en
la figura P5-127E mantiene en 200 psia la presión dentro del
cilindro-émbolo. Al principio, ese sistema no contiene masa.
Entonces se abre la válvula y el vapor de agua que pasa por la
línea de suministro entra al cilindro, hasta que el volumen es
10 pies 3 . Este proceso es adiabático, y el vapor de agua en la
línea de suministro permanece a 300 psia y 450 °F. Determine
la temperatura final (y la calidad, si es el caso) del vapor en el
cilindro y el trabajo total producido al llenar este dispositivo.
FIGURA P5-123
Émbolo
cargado
Cilindro
5-124E El tanque de aire de un buceador es de 2 pies 3 y
se va a llenar con aire, desde una línea de suministro de aire
comprimido a 120 psia y 100 °F. Al principio, el aire en este
tanque está a 20 psia y 70 °F. Suponiendo que el tanque esté
bien aislado, determine la temperatura y la masa en el tanque
cuando esté lleno a 120 psia.
5-125 Un sistema de acondicionamiento de aire se llenará
desde un recipiente rígido que contiene 5 kg de R-134a
líquido, a 24 °C. La válvula que conecta a este recipiente con
el sistema de acondicionamiento de aire se abre, hasta que la
masa en el recipiente es 0.25 kg, y en ese momento se cierra
la válvula. Durante ese tiempo sólo pasa R-134a líquido desde
el recipiente. Suponiendo que el proceso sea isotérmico mientras
está abierta la válvula, calcule la calidad final del R-134a
en el recipiente y la transferencia total de calor.
Respuestas: 0.506, 22.6 kJ
Sistema de aire
acondicionado
R-134a líquido
5 kg
24 C
FIGURA P5-125
Válvula
Línea de suministro
FIGURA P5-127E
5-128E Repita el problema 5-127E cuando la línea de suministro
conduce oxígeno a 300 psia y 450 °F.
Respuestas: 450 °F, 370 Btu
5-129 Un recipiente rígido de 0.03 m 3 contiene refrigerante
134a a 1 MPa y de 100 por ciento de calidad. Ese recipiente
se conecta por medio de una válvula con una línea de suministro
que conduce el refrigerante 134a a 1.6 MPa y 36 °C.
Entonces, se abre la válvula y se deja que el refrigerante
entre al recipiente. Cuando se observa que el recipiente contiene
líquido saturado a 1.6 MPa se cierra la válvula. Determine
a) la masa del refrigerante que entró al recipiente y b)
la cantidad de calor transferido.
Respuestas: a) 29.8 kg, b) 697 kJ
5-130 Un recipiente rígido de 0.3 m 3 se llena con agua
líquida saturada a 200 °C. En el fondo del recipiente se abre
una válvula y se saca líquido del recipiente. Se transfiere
calor al agua de tal manera que la temperatura en el interior
del recipiente permanece constante. Determine la cantidad
de calor que debe transferirse para cuando se ha retirado la
mitad de la masa total.