Termodinamica - Yunes Cengel y Michael Boles - Septima Edicion

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CAPÍTULO 7
EJEMPLO 7-3 Cambio de entropía de una sustancia
en un recipiente
Un recipiente rígido contiene inicialmente 5 kg de refrigerante 134a a 20 °C y
140 kPa, la sustancia se enfría mientras es agitada hasta que su presión disminuye
a 100 kPa. Determine el cambio de entropía del refrigerante durante
este proceso.
Solución El refrigerante contenido en un recipiente rígido se enfría mientras
es agitado. Se determinará el cambio de entropía del refrigerante.
Suposición El volumen del recipiente es constante, por lo tanto v 2 v 1 .
Análisis El refrigerante en el recipiente se considera como el sistema (Fig.
7-12), el cual es un sistema cerrado porque durante el proceso ninguna masa
cruza su frontera. Se observa que el cambio en la entropía de una sustancia a
lo largo del proceso simplemente es la diferencia entre el valor de entropía en
los estados final e inicial. El inicial está completamente especificado.
Si se considera que el volumen específico permanece constante durante el
proceso, las propiedades del refrigerante en ambos estados son
Estado 1:
P 1 140 kPa
T 1 20 °C fs 1 1.0624 kJ>kg # K
0.16544 m 3 >kg
v 1
Estado 2:
P 2 100 kPa
f v f
1v 2 v 1 2
v g
0.0007259 m 3 >kg
0.19254 m 3 >kg
En el estado final el refrigerante es una mezcla saturada de líquido y vapor,
puesto que v f v 2 v g a 100 kPa de presión. Por consiguiente, se necesita
determinar primero la calidad:
Por lo tanto,
v 2 v f 0.16544 0.0007259
x 2
v fg 0.19254 0.0007259
0.859
s 2 s f x 2 s fg 0.07188 10.859210.879952 0.8278 kJ>kg # K
Entonces, el cambio de entropía del refrigerante durante este proceso es
¢S m 1s 2 s 1 2 15 kg210.8278 1.06242 kJ>kg # K
1.173 kJ/K
Comentario El signo negativo indica que durante este proceso la entropía del
sistema está disminuyendo, pero esto no es una violación de la segunda ley
porque la generación de entropía S gen es la que no puede ser negativa.
T
1
2
s 2 s 1
v = constante
s
m = 5 kg
Refrigerante 134a
T 1 = 20 °C
P 1 = 140 kPa
ΔS = ?
Calor
FIGURA 7-12
Esquema y diagrama T-s para el ejemplo
7-3.