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• Luis Fernando Baque

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ESPOL - FIMCP 2018 – 2019 IT

Termodinámica Tarea 3 1. Si un bloque de hierro y un bloque de estaño tienen las mismas dimensiones (volumen) y cada uno recibe la misma cantidad de energía por medio de una transferencia de calor, ¿cuál bloque experimentará un mayor incremento en su temperatura? 2. La energía interna específica se determina arbitrariamente como cero en muchas de las tablas termodinámicas para el agua líquida a 0.01°C. Si el valor de referencia para u se determina para un estado diferente, ¿habría algún efecto significativo en los análisis termodinámicos usando u y h? 3. Determine la fase o fases en un sistema que consiste de H2O, para las siguientes condiciones y dibuje los diagramas P-v y T-v mostrando cada uno de los estados. (a) P = 80 lbf/in2, T = 312.07°F (b) P = 80 lbf/in2, T = 400°F (c) T = 400°F, P = 360 lbf/in2 (d) T = 320°F, P = 70 lbf/in2 (e) T = 10°F, P = 14.7 lbf/in2 4. Determine la fase o fases en un sistema que consiste de H2O, para las siguientes condiciones y dibuje los diagramas P-v y T-v mostrando cada uno de los estados. (a) P = 5 bar, T = 151.9°C (b) P = 5 bar, T = 200°C (c) T = 200°C, P = 2.5 MPa (d) T = 160°C, P = 4.8 bar (e) T = -12°C, P = 1 bar 5. Determine la calidad de una mezcla saturada líquido-vapor de (a) H2O a 20°C con un volumen específico de 20 m3/kg (b) Refrigerante 134a a 60°C con un volumen específico de 0.001 m3/kg (c) H2O a 14.696 lbf/in2 con un volumen específico de 25 ft3/lbm (d) Refrigerante 134a a 50 lbf/in2 con un volumen específico de 0.5 ft3/lbm 6. Una mezcla saturada de líquido-vapor de una sustancia tiene una presión de 150 bar y ocupa un volumen de 0.2 m3. Las masas de líquido saturado y vapor saturado son 3.8 kg y 4.2 kg, respectivamente. Determine el volumen específico de la mezcla, en m3/kg. 7. Un sistema cerrado consiste en una mezcla bifásica de líquido-vapor de H2O en equilibrio a 300°F. La calidad de la mezcla es 0.8 (80%) y la masa del vapor saturado es 2 lbm. Determine la masa del líquido saturado presente, en lbm, y el volumen total del sistema, en ft3. 8. Dos mil kg de agua, inicialmente como líquido saturado a 150°C, se calientan en un tanque cerrado y rígido, hasta un estado final donde la presión es 2.5 MPa. Determine la temperatura final, en °C, el volumen del tanque, en m3, y trace el proceso en los diagramas T-v y P-v.

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9. Tres libras de agua como vapor saturado, contenidas en un tanque rígido cuyo volumen es 13.3 ft3, se calientan hasta una temperatura final de 400°F. dibuje el proceso en un diagrama T-v. Determine las presiones inicial y final, cada una en lbf/in2. 10. Refrigerante 134a en un sistema pistón-cilindro es sometido a un proceso en el cual la presión y el volumen tienen una relación Pv1.058 = constante. La presión inicial es P1 = 200 kPa, T1 = -10°C. La temperatura final es T2 = 50°C. Determine la presión final, en kPa, y el trabajo para el proceso, en kJ por kg de refrigerante. 11. Determine los valores de las propiedades especificadas para cada una de las siguientes condiciones: (a) Para refrigerante 134a a T= 60°C y v = 0.072 m3/kg, determine P en kPa y h en kJ/kg (b) Para refrigerante 134a a P = 140 lbf/in2 y h = 100 Btu/lbm, determine T en °F y v en ft3/lbm 12. Usando las tablas de H2O, determine las propiedades especificadas en los estados indicados. En cada caso ubique el estado en los diagramas P-v y T-v. (a) A P = 0.3 MPa, T = 200°C, encuentre v en m3/kg y u en kJ/kg (b) A P = 0.3 MPa, h = 3069.6 kJ/kg, encuentre T en °C y y u en kJ/kg (c) A P = 750 kPa, v = 0.001111 m3/kg, encuentre T en °C y y u en kJ/kg (d) A T = 250 °C, u = 2601.8 kJ/kg, encuentre P en kPa y v en m3/kg (e) A T = 100°C, x = 60%, encuentre P en kPa y h en kJ/kg 13. Se comprime refrigerante 134a en un dispositivo cilindro-émbolo adiabático desde 30 lbf/in2, 20°F a 160 lbf/in2. La masa del refrigerante es 0.04 lbm. Considerando el refrigerante como el sistema, W = -0.56 Btu. Los efectos de los cambios de las energías cinética y potencial son despreciables. Determine la temperatura final, en °F. 14. Un tanque rígido cerrado contiene en su interior 2 kg de agua inicialmente a 80°C y x = 60%. Ocurre una transferencia de calor hasta que el tanque solo contiene vapor saturado a una presión mayor. Los cambios de las energías cinética y potencial son despreciables. Considerando el agua como el sistema, determine la cantidad de energía transferida como calor durante el proceso, en kJ. 15. Vapor de agua saturado se encuentra al interior de un tanque rígido cerrado. El agua es enfriada a una temperatura de 110°C. A esta temperatura las masas de vapor saturado y líquido saturado son 1000 kg cada una. Determine la transferencia de calor para el proceso, en kJ. 16. Dos kilogramos de refrigerante 134a, inicialmente a 2 bar y ocupando un volumen de 0.12 m3, son sometidos a un proceso a presión constante hasta que el volumen se ha duplicado. Los cambios de las energías cinética y potencial son despreciables. Determine el trabajo y el calor transferido para el proceso, en kJ. 17. Un tanque contiene 10 lbm de aire a 70°F con una presión de 30 lbf/in2. Determine el volumen de aire, en ft3. Verifique que se puede asumir un comportamiento de gas ideal para estas condiciones. 18. Compare las densidades, en kg/m3, del helio y aire, cada uno a 300 K, 100 kPa. Asuma comportamiento de gas ideal.

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