Sustancia Pura 6w4s45

1.Un dispositivo de cilindro-émbolo contiene 0.005 m3 de agua líquida y 0.9 m3 de vapor de agua, en equilibrio a 600 kPa. Se transmite calor a presión constante, hasta que la temperatura llega a 200 °C. a) ¿Cuál es la temperatura inicial del agua? b) b) Calcule la masa total de agua. c) c) Calcule el volumen final. d) d) Indique el proceso en un diagrama P-v con respecto a las líneas de saturación.

2.Un dispositivo de cilindro-émbolo contiene inicialmente 1.4 kg de agua líquida saturada a 200 °C. Entonces, se transmite calor al agua, hasta que se cuadruplica el volumen, y el vapor sólo contiene vapor saturado. Determine a) el volumen del recipiente, b) la temperatura y presión finales, y c) el cambio de energía interna del agua.

3- Un recipiente rígido de 0.3 m3 contiene, al principio, un vapor húmedo de agua, a 150 °C. Entonces se calienta el agua hasta que llega al estado de punto crítico. Calcule la masa del agua líquida y el volumen que ocupa el líquido en el estado inicial.

4. Un recipiente rígido de 4 L contiene 2 kg de un vapor húmedo de agua a 50 °C. Se calienta lentamente el agua, hasta que exista en una sola fase. En el estado final ¿estará el agua en la fase líquida o en la fase de vapor? Estime la temperatura del estado final. ¿Cuál sería su respuesta si el volumen del recipiente fuera 400 L en lugar de 4 L?

5. Un dispositivo de cilindro-émbolo contiene 0.85 kg de refrigerante 134a, a _10 °C. El émbolo tiene movimiento libre, y su masa es 12 kg, con diámetro de 25 cm. La presión atmosférica local es 88 kPa. Se transfiere calor al refrigerante 134a hasta que su temperatura es 15 °C. Determine a) la presión final, b) el cambio de volumen del cilindro y c) el cambio de entalpía en el refrigerante 134a.

6.Un kilogramo de agua llena un depósito de 150 L a una presión inicial de 2Mpa. Después se enfría el depósito a 40 °C.Determine la temperatura inicial y la presión final del agua.

7.Tres kilogramos de agua en un recipiente ejercen unapresión de 100 kPa, y tienen 250 °C de temperatura. ¿Cuál esel volumen de este recipiente?

3-44 Agua, inicialmente a 300 kPa y 250 °C, está contenida en un dispositivo cilindro-émbolo provisto de topes. Se deja enfriar el agua a presión constante hasta que adquiere la calidad de vapor saturado, y el cilindro está en reposo en los topes. Luego, el agua sigue enfriándose hasta que la presión es de 100 kPa. En el diagrama T-v , con respecto a las líneas de saturación, las curvas de proceso pasan tanto por los estados inicial e intermedio como por el estado final del agua. Etiquete los valores de T, P y v para los estados finales en las curvas del proceso. Encuentre el cambio total en energía interna entre los estados inicial y final por unidad de masa de agua.

3-49 El vapor de agua saturado que sale de la turbina de una planta termoeléctrica está a 40 °C, y se condensa en el exterior de un tubo de 3 cm de diámetro exterior y 35 m de longitud, a la tasa de 130 kg/h. Calcule la tasa de transferencia de calor, del vapor de agua al agua de enfriamiento que fluye en el tubo, a través de la pared del tubo.

3-51 Se calienta agua en un dispositivo de cilindro-émbolo vertical. La masa del émbolo es 20 kg, y su área transversal es 100 cm2. La presión atmosférica local es 100 kPa. Determine la temperatura a la que comienza a hervir el agua.

3-52 Un recipiente rígido de 1.8 m3 de volumen contiene 15 kg de un vapor húmedo de agua a 90 °C. Entonces, se calienta lentamente el agua. Determine la temperatura a la cual el líquido, que forma parte del vapor húmedo, en el recipiente se evapora por completo. También describa el proceso en un diagrama de T-v con respecto a las líneas de saturación.

3-57 Determine el volumen específico, la energía interna y la entalpía del agua comprimida a 80 °C y 20 MPa, usando la aproximación de líquido saturado. Compare los valores con los que obtenga de las tablas de líquido comprimido.

3-59 Un dispositivo de cilindro-émbolo contiene 0.8 kg de vapor de agua a 300 °C y 1 MPa. El vapor se enfría a presión constante, hasta que se condensa la mitad de su masa.a) Muestre el proceso en un diagrama T-v.b) Calcule la temperatura final.c) Determine el cambio de volumen.

3-78 Un recipiente de 1 m3 con aire a 25 °C y 500 kPa, seconecta con otro recipiente que contiene 5 kg de aire a 35 °C y 200 kPa, a través de una válvula. La válvula se abre y se deja que todo el sistema llegue al equilibrio térmico con los alrededores, que están a 20 °C. Determine el volumen del segundo recipiente y la presión final de equilibrio del aire.

3-80 Un recipiente rígido contiene un gas ideal a 1 227 °C y 200 kPa manométricos. El gas se enfría hasta que la presión manométrica es de 50 kPa. Si la presión atmosférica es de 100 kPa, determine la temperatura final del gas.

3-81 Un recipiente rígido cuyo volumen se desconoce está dividido en dos partes mediante una división. Un lado del recipiente contiene un gas ideal a 927 °C. El otro lado está al vacío y tiene un volumen del doble de la parte que contiene el gas. Posteriormente se quita la separación, y el gas se expande para llenar todo el recipiente. Por último, se aplica calor al gas hasta que la presión es igual a la presión inicial. Determine la temperatura final del gas.

3-90 Calcule el volumen específico de vapor de agua sobrecalentado a 3.5 MPa y 450 °C, de acuerdo con a) la ecuación del gas ideal, b) la carta de compresibilidad generalizada, y c) las tablas de vapor. Determine el error que se comete en los dos primeros casos.

3-93 Se calienta vapor de agua saturado a presión constante, desde 350 °C hasta que su volumen aumenta al doble. Determine la temperatura final, con la ecuación del gas ideal, la carta de compresibilidad y las tablas de vapor.

3-113 Un recipiente rígido contiene gas nitrógeno a 227 °C y 100 kPa manométricos. El gas se calienta hasta que la presión manométrica es 250 kPa. Si la presión atmosférica es 100 kPa, determine la temperatura final del gas, en °C.

3-114 Por un tubo pasa el gas de dióxido de carbono a 3 MPa y 500 K, en flujo constante de 0.4 kmol/s. Determine a) las tasas de flujo de volumen y de masa, y la densidad del dióxido de carbono en ese estado. Si el CO2 se enfría a presión constante al pasar por el tubo, de modo que su temperatura baje a 450 K a la salida, determine b) la tasa de flujo volumétrico a la salida del tubo.

El vapor de agua a 400 °C tiene un volumen específico de 0.02 m3/kg. Determine la presión del vapor de agua de acuerdo con a) la ecuación del gas ideal, b) la carta de compresibilidad generalizada y c) las tablas de vapor.