Ejercicio Nº3

Prep. Nelson Ramos, Prep. Yusmary gonzales

Termodinámica para ingenieros químico I

Clase N° 4. Calor y Trabajo.

1)    Un dispositivo de cilindro pistón con un conjunto de topes contiene 10kg de amoniaco. Al principio, 8kg de amoniaco están en forma líquida, y la temperatura es de -10ºC. después se transfiere calor lentamente al amoniaco hasta que el embolo toca los topes, punto en el cual el volumen es de 1500L. Determine:

a)    Temperatura justo antes de que el embolo toque los topes.

b)   Trabajo realizado durante el proceso

c)    Si posteriormente el embolo se sigue calentando hasta que alcanza la temperatura de 10ºC ¿Cual es la presión en ese instante y el trabajo realizado durante el proceso?

d)   Temperatura máxima permisible en el amoniaco, si el dispositivo cilindro pistón revienta cuan la presión es inmediatamente superior a 900kPa. Además indique el trabajo que se habrá realizado hasta el momento.

e)    Si el área de la sección transversal del cilindro es 0,2m². Determine la altura a la que se debería de colocar un conjunto de topes para que cuando el embolo llegue a estos la sustancia se encuentre como liquido saturado.

2)   Se tiene un cilindro pistón en el que inicialmente el embolo reposa sobre los topes        (área del embolo 0,8m². En el interior se tiene 8kg de agua a 90°C en mezcla líquido-vapor e inicialmente se conoce que Vf/Vg = 2/3. Se transfiere calor al sistema hasta alcanzar una presión de 0,4MPa y un volumen especifico de 1,8m³/kg. Determine:

a)    Masa de líquido y de vapor en el estado inicial (kg).

b)   Masa del embolo (Pamb = 100kPa) (kg)

c)    Diagramas P-v y T-v del proceso

d)   Transferencia de calor durante el proceso a presión constante(kJ)

e)    Trabajo de desplazamiento efectuado durante el proceso (kJ)

3)   Se dispone de cierta cantidad de agua a una presión de 150kPa, y se sabe que el líquido ocupa un volumen de 1 m³y el vapor de 7m³. Se transfiere calor mediante un proceso isobárico hasta que se alcanza una temperatura de 400°C, y luego se incrementa la presión hasta 300kPa mediante un proceso isométrico. Determine:

a)    Calidad en el estado inicial.

b)   Diagramas P-v y T-v.

c)    Trabajo del proceso (kJ).

d)   Transferencia de calor durante el proceso isobárico (kJ)