Termodinamica - Yunes Cengel y Michael Boles - Septima Edicion

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CAPÍTULO 12
12-78E Se expande oxígeno en una tobera, de manera adiabática
y reversible, de 200 psia y 600 °F a 70 psia. Determine
la velocidad a la que sale el oxígeno de la tobera, suponiendo
que entra con velocidad despreciable, tratando el oxígeno
como gas ideal con calores específicos variables con la temperatura,
y usando las cartas de desviación.
Respuestas: 1.738 pies/s, 1.740 pies/s
de una línea de temperatura constante (T constante), pero
menor que la pendiente de una línea de volumen constante
(v constante).
12-87 Demuestre que
c v
T a 0v
0T b a 0P
s 0T b v
y c p
T a 0P
0T b a 0v
s 0T b P
12-88 La temperatura y la presión se pueden definir como
200 psia
600 F
0 pies/s
O 2
70 psia
T
a 0u
0s b v
y P
a 0u
0v b s
Usando estas definiciones, pruebe que para una sustancia simple
compresible,
FIGURA P12-78E
s
v u
P
T
12-79 Se comprime propano isotérmicamente en un
dispositivo de cilindro-émbolo, de 100 °C y 1
MPa a 4 MPa. Usando las cartas generalizadas, determine el
trabajo realizado y la transferencia de calor por unidad de
masa del propano.
12-80 Reconsidere el problema 12-79. Usando el software
EES (u otro), extienda el problema para
comparar las soluciones con base en la suposición de gas
ideal, datos de cartas generalizadas y datos reales de fluido.
También extienda la solución a metano.
12-81 Determine la destrucción de exergía asociada con el
proceso que se describe en el problema 12-79. Suponga que
T 0 30 °C.
12-82 Un recipiente rígido bien aislado de 0.05 m 3 contiene
oxígeno a 175 K y 6 MPa. Se pone en marcha una rueda de
paletas colocada en el tanque, y la temperatura del oxígeno
se eleva a 225 K. Usando las cartas generalizadas determine
a) la presión final en el recipiente y b) el trabajo de la rueda
de paletas durante este proceso.
Respuestas: a) 9,652 kPa, b) 423 kJ
12-83 Un recipiente de volumen constante contiene dióxido
de carbono, que se calienta de 100 °C y 1 MPa a 8 MPa.
Determine la transferencia de calor y el cambio de entropía
por unidad de masa del bióxido de carbono usando a) la suposición
de gas ideal, b) las cartas generalizadas y c) datos reales
de fluido de EES o de otras fuentes.
Problemas de repaso
12-84 Comenzando con la relación dh T ds + v dP,
demuestre que la pendiente de una línea de presión constante
en un diagrama h-s a) es constante en la región de saturación
y b) aumenta con la temperatura en la región del vapor sobrecalentado.
12-85 Usando la relación cíclica y la primera relación de
Maxwell, deduzca las otras tres relaciones de Maxwell.
12-86 Para b 0, pruebe que en cada punto de una región
de una sola fase de un diagrama h-s, la pendiente de una línea
de presión constante (P constante) es mayor que la pendiente
12-89 Para gases ideales, el desarrollo del calor específico a
presión constante da
h
P T
Pruebe esto usando las definiciones de temperatura y presión
T (0u/0s) v y P (0u/0v) s .
12-90 Para gases ideales, el desarrollo del calor específico a
volumen constante da
u
v T
Pruebe esto usando las definiciones de temperatura y presión,
T (0u/0s) v y P (0u/0v) s .
12–91 Desarrolle expresiones para h, u, s°, P r y v r para un
gas ideal cuyo c p ° esta dado por
0
0
c° p a i ln T i
T r
donde a i , n and T r son constantes empíricas.
12-92 Comenzando con m JT (1/c p ) [T(0v/0T ) p v] y
observando que Pv ZRT, donde Z Z(P, T ) es el factor
de compresibilidad, demuestre que la posición de la curva de
inversión del coeficiente de Joule-Thomson en el plano T-P
está dada por la ecuación (0Z/0T) P 0.
12-93 Considere un proceso infinitesimal reversible y adiabático
de compresión o expansión. Tomando s s(P, v) y
usando las relaciones de Maxwell, demuestre que para este
proceso, Pv k constante, donde k es el exponente de expansión
isentrópica definido como
k
v
P P
v s
También demuestre que el exponente de expansión isentrópica
k se reduce a la relación de calores específicos c p /c v para un
gas ideal.
n