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• Ludmila Carballal

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ExTD-Jun10-Pr1

Equations Examen Junio 2010, Problema 1 Un dep´osito r´ıgido est´a dividido en dos partes iguales por un pist´on, cuyo espesor es despreciable. Inicialmente, una de las partes contiene 5 kg de agua a 200 kPa y 25 o C, y en la otra se ha hecho el vac´ıo. Se libera la fijaci´on del pist´on, que puede deslizar sin fricci´on. Al mismo tiempo, se permite al agua que intercambie calor con su entorno, hasta que la temperatura del dep´osito vuelve al valor inicial de 25 o C. Se pide: (4 puntos cada apartado) (a) Represente el proceso en un diagrama P-v, con indicaci´on de las l´ıneas representativas: isotermas, saturaci´on, etc. (b) Volumen del dep´osito. (m3) (c) Presi´on final. (kPa) (d) Calor transferido en el proceso. (kJ) (e) Entrop´ıa generada en el proceso. (kJ/K) Estado 1 m = 5 [kg]

(1)

P1 = 200 [kPa]

(2)

T1 = 25 [C]

(3)

v1 = v (water, P = P1 , T = T1 )

(4)

V ol1 m h1 = h (water, P = P1 , T = T1 ) v1 =

(5) (6)

u1 = u (water, P = P1 , T = T1 )

(7)

s1 = s (water, P = P1 , T = T1 )

(8)

Estado 2 V ol2 = 2 · V ol1

(9)

T2 = T1 V ol2 v2 = m P2 = P (water, T = T2 , v = v2 )

(10)

h2 = h (water, T = T2 , v = v2 )

(13)

u2 = u (water, T = T2 , v = v2 )

(14)

s2 = s (water, T = T2 , v = v2 )

(15)

Q12 − W12 = ∆U 12

(16)

W12 = 0 [kJ]

(17)

∆U 12 = m · (u2 − u1 )

(18)

T0 = ConvertTemp(C, K, T2 )

(19)

σ = m · (s2 − s1 ) − Q12 /T0

(20)

(11) (12)

1

Solution ∆U12 = 0.3428 [kJ] Q12 = 0.3428 [kJ] T0 = 298.1 [K]

m = 5 [kg] σ = 0.00005345 [kJ/K] W12 = 0 [kJ]

Arrays Row 1 2

Pi [kPa] 200 3.169

Ti [C] 25 25

 3vi  m /kg 0.001003 0.002006

V ol3 i m 0.005015 0.01003

hi [kJ/kg] 104.9 104.8

si [kJ/kg-K] 0.3669 0.3671

P-v: Water

2

ui [kJ/kg] 104.7 104.8