Termodinamica - Yunes Cengel y Michael Boles - Septima Edicion

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ENTROPÍA
b) Determine el flujo volumétrico del R-134a a la entrada del
compresor, en m 3 /s.
7-57 Entra vapor a una boquilla adiabática de flujo uniforme
con una baja velocidad de entrada como vapor saturado
a 6 MPa, y se expande a 1.2 MPa.
a) Bajo la condición de que la velocidad de salida debe tener
el valor máximo posible, trace el diagrama T-s con respecto
a las líneas de saturación para este proceso.
b) Determine la velocidad máxima de salida del vapor, en m/s.
Respuesta: 764 m/s.
7-58 Una olla de presión de vapor rígida de 20 L está provista
de una válvula de alivio de presión ajustada para liberar
vapor y mantener la presión interior una vez que ésta llega
a 150 kPa. Inicialmente la olla se llena de agua a 175 kPa
con una calidad de 10 por ciento. Ahora se agrega calor hasta
que la calidad dentro de la olla es 40 por ciento. Determine el
cambio mínimo de entropía del depósito de energía térmica
que suministra el calor.
7-59C En el problema anterior, el agua se agita al mismo
tiempo que se calienta. Determine el cambio mínimo de entropía
de la fuente suministradora de calor si se realiza un trabajo
de 100 kJ sobre el agua al calentarse.
7-60 Un dispositivo de cilindro-émbolo contiene 5 kg de
vapor de agua a 100 °C con una calidad de 50 por ciento. Este
vapor sufre dos procesos como sigue:
1-2 El calor se transfiere al vapor de manera reversible, mientras
la temperatura se mantiene constante, hasta que el
vapor exista como vapor saturado.
2-3 El vapor se expande en un proceso adiabático reversible
hasta que la presión es de 15 kPa.
a) Haga un esquema de este proceso con respecto a las líneas
de saturación en un solo diagrama T-s.
b) Determine el calor transferido al vapor en el proceso 1-2,
en kJ.
c) Determine el trabajo que realiza el vapor en el proceso 2-3,
en kJ.
7-61E Un bote metálico rígido bien aislado de 0.8 pies 3
contiene inicialmente refrigerante 134a a 140 psia y 50 °F.
Ahora hay una rajadura en el bote y el refrigerante comienza a
fugarse lentamente. Suponiendo que el refrigerante que queda
en el bote ha sufrido un proceso reversible adiabático, determine
la masa final del bote cuando la presión cae a 30 psia.
R-134a
140 psia
50 °F
FIGURA P7-61E
7-62E Un desescarchador eléctrico de parabrisas se usa
para quitar 0.25 pulg de hielo de un parabrisas. Las propiedades
del hielo son T sat 32 °F, u if h if 144 Btu/lbm,
y v 0.01602 pies 3 /lbm. Determine la energía eléctrica
necesaria por pie cuadrado de área superficial del parabrisas
para fundir este hielo y quítelo como agua líquida a 32
°F. ¿Cuál es la temperatura mínima a la que puede operarse
el desescarchador? Suponga que no se transfiere calor del
desescarchador ni del hielo al entorno.
Cambios de entropía de sustancias incompresibles
7-63C Considere dos bloques sólidos, uno caliente y el otro
frío, que se ponen en contacto en un contenedor adiabático.
Después de un tiempo, se establece el equilibrio térmico en el
contenedor como resultado de la transferencia de calor. La primera
ley exige que la cantidad de energía que pierde el sólido
caliente sea igual a la cantidad de energía que gana el frío. ¿La
segunda ley exige que la disminución de entropía del sólido
caliente sea igual al aumento de entropía del frío?
7-64 Un bloque de cobre de 75 kg inicialmente a 110 °C se
echa dentro de un recipiente aislado que contiene 160 L de
agua a 15 °C. Determine la temperatura de equilibrio final y
el cambio total de entropía para este proceso.
160 L
Cobre
75 kg
Agua
FIGURA P7-64
7-65 Diez gramos de chips de computadora con un calor
específico de 0.3 kJ/kg · K están inicialmente a 20 °C. Estos
chips se enfrían colocándolos en 5 gramos de R-134 saturado
líquido a 40 °C. Suponiendo que la presión permanece
constante mientras los chips se están enfriando, determine el
cambio de entropía de a) los chips, b) el R-134a y c) todo el
sistema. ¿Es posible este proceso? ¿Por qué?
7-66 Un bloque de hierro de 25 kg, inicialmente a 350 °C,
se enfría en un recipiente aislado que contiene 100 kg de agua
a 18 °C. Suponiendo que el agua que se vaporiza durante el
proceso se recondensa en el recipiente, determine el cambio
total de entropía durante el proceso.
7-67 Un bloque de aluminio de 30 kg inicialmente a 140 °C
se pone en contacto con un bloque de 40 kg de hierro a 60 °C
en un contenedor aislado. Determine la temperatura final de
equilibrio y el cambio total de entropía para este proceso.
Respuestas: 109 °C; 0.251 kJ/K
7-68 Reconsidere el problema 7-67. Usando el software
EES (u otro), estudie el efecto de la masa
del bloque de hierro sobre la temperatura final de equilibrio y