Termodinamica - Yunes Cengel y Michael Boles - Septima Edicion

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ENTROPÍA
Bomba
de metano
P 2 = 5 MPa
T 2 = 120 K
Calor
EJEMPLO 7-7 Efecto de la densidad de un líquido sobre la entropía
El metano líquido normalmente se usa en varias aplicaciones criogénicas. La
temperatura crítica del metano es 191 K (o 82 °C), por lo que debe conservarse
abajo de 191 K para mantenerlo en la fase líquida. En la tabla 7-1 se
presentan las propiedades del metano líquido a varias temperaturas y presiones.
Determine el cambio de entropía del metano líquido cuando se somete a
un proceso desde 110 K y 1 MPa hasta 120 K y 5 MPa: a) usando las propiedades
tabuladas y b) considerando al metano líquido como una sustancia
incompresible. ¿Cuál es el error introducido en el último caso?
Solución El metano líquido es sometido a un proceso entre dos estados
especificados. Se determinará el cambio de entropía del metano usando los
datos reales y suponiendo que el metano es incompresible.
Análisis a) Si se toma una unidad de masa de metano líquido (Fig. 7-29),
las propiedades de éste en los estados inicial y final son
Estado 1: P 1 1 MPa
T 1 110 K f s 1 4.875 kJ>kg # K
3.471 kJ>kg # K
c p1
P 1 = 1 MPa
T 1 = 110 K
FIGURA 7-29
Esquema para el ejemplo 7-7.
Estado 2: P 2 5 MPa
Por consiguiente,
T 2 120 K f s 2 5.145 kJ>kg # K
c p2 3.486 kJ>kg # K
¢s s 2 s 1 5.145 4.875 0.270 kJ/kg # K
b) Si se considera al metano líquido como una sustancia incompresible, su
cambio de entropía está determinado por
¢ s c prom ln T 2
T 1
13.4785 kJ >kg # K 2 ln
120 K
110 K 0.303 kJ /kg # K
ya que
c prom c p 1 c p 2
2
3.471 3.486
2
3.4785 kJ >kg # K
TABLA 7-1
Propiedades del metano líquido
Calor
Temp., Presión Densidad Entalpía Entropía específico,
T, K P, MPa r, kg/m 3 h, kJ/kg s, kJ/kg · K c p , kJ/kg · K
110 0.5 425.3 208.3 4.878 3.476
1.0 425.8 209.0 4.875 3.471
2.0 426.6 210.5 4.867 3.460
5.0 429.1 215.0 4.844 3.432
120 0.5 410.4 243.4 5.185 3.551
1.0 411.0 244.1 5.180 3.543
2.0 412.0 245.4 5.171 3.528
5.0 415.2 249.6 5.145 3.486