1.- Un dispositivo aislado vertical de cilindro-émbolo inicialmente contiene 0.11
m3 de aire a 150 kPa y 22 °C. En este estado, un resorte lineal toca el émbolo,
pero no ejerce fuerza sobre éste. El cilindro está conectado por una válvula a
una línea que suministra aire a 700 kPa y 22 °C. La válvula se abre y se
permite que el aire de la línea de alta presión entre al cilindro. La válvula se
cierra cuando la presión dentro del cilindro llega a 600 kPa. Si el volumen del
cilindro se duplica durante este proceso, determine a) la masa de aire que
entró al cilindro y b) la temperatura final dentro del cilindro.
Hipótesis 1 Este es un proceso inestable ya que las condiciones dentro del dispositivo
están cambiando Durante el proceso , pero puede ser analizada como un proceso de
flujo uniformidad ya que el estado de líquido a la entrada se mantiene constante . 2 El
proceso de expansión es cuasi-equilibrio . 3 energías cinética y potencial son
despreciables . 4 la primavera es la primavera lineal. 5 El dispositivo está aislado
y por lo tanto la transferencia de calor es despreciable. 6 El aire es un gas ideal con
calores específicos constantes
Properties The gas constant of air is R = 0.287 kJ/kg·K (Table A-1).
Análisis Tomamos el cilindro ya que el sistema , que es un volumen de control ya que la
masa cruza el límite . Tomando nota de que las energías microscópicas de fluir y
nonflowing fluidos están representados por h entalpía y la energía interna U ,
respectivamente, t
2.- En un compresor de aire se procesan 15 L/s de aire a 120 kPa y 20 °C, hasta
800 kPa y 300 °C, consumiendo 6.2 kW de potencia. ¿Cuánta de esa potencia
se usa para aumentar la presión del aire, comparada con la potencia necesaria
para hacer pasar al fluido por el compresor?
5-149 Un compresor de aire consume 6,2 kW de potencia para comprimir una tasa
especificada de aire. El trabajo de flujo requerido por el compresor es para ser
comparado con la potencia utilizada para aumentar la presión del aire.
Hipótesis 1 Flujo a través del compresor es constante . 2 El aire es un gas ideal .
Propiedades La constante de los gases del aire es 0,287 kPa · m3 / kg · K ( Tabla A- 1 ) .
3.- Una turbina de vapor trabaja con vapor de agua a 1.6 MPa y 350 °C en su
entrada, y vapor saturado a 30 °C en su salida. El flujo másico del vapor es 16
kg/s y la turbina produce 9000 kW de potencia. Determine la rapidez con que
se pierde calor a través de la carcasa de esa turbina.
4.- Un calentador eléctrico de 110 V calienta agua a una razón de 0.1 L/s de 18
a 30 °C. Calcule la corriente que debe suministrársele, en amperes.
5.- Entra vapor a una tobera a baja velocidad a 150 °C y 200 kPa, y sale como
vapor saturado a 75 kPa. Hay una transferencia térmica de la tobera al
entorno, de 26 kJ por cada kilogramo de vapor que fluye a través de la tobera.
Determine a) la velocidad de salida del vapor y b) el flujo másico del vapor a la
entrada de la boquilla, si el área de salida de la boquilla es de 0.001 m2.
6.- Se deben enfriar plátanos de 24 a 13 °C a razón de 215 kg/h, mediante un
sistema de refrigeración. La entrada de potencia al refrigerador es 1.4 kW.
Determine la tasa de enfriamiento, en kJ/min, y el COP del refrigerador. El calor
específico de los plátanos arriba del punto de congelación es 3.35 kJ/kg °C.
7.- A los serpentines del evaporador en la parte posterior de la sección de
congelador de un refrigerador doméstico, entra refrigerante 134a a 100 kPa
con una calidad de 20 por ciento, y sale a 100 kPa y -26 °C. Si el compresor
consume 600 W de energía y el COP del refrigerador es 1.2, determine a) el
flujo másico del refrigerante y b) la tasa de rechazo de calor hacia el aire de la
cocina.
8.- Una máquina térmica opera entre dos depósitos a 800 y 20 °C. La mitad de
la potencia desarrollada por la máquina térmica se usa para accionar una
bomba de calor de Carnot que quita calor del entorno frío a 2 °C y lo transfiere
a una casa que se mantiene a 22 °C. Si la casa pierde calor a razón de 62000
kJ/h, determine la tasa mínima de suministro de calor a la máquina térmica
necesaria para mantener la casa a 22 °C.
9.- Un dispositivo de cilindro-émbolo fuertemente aislado contiene 0.02 m3 de
vapor a 300 kPa y 200 °C. Ahora se comprime el vapor de manera reversible a
una presión de 1.2 MPa. Determine el trabajo realizado sobre el vapor durante
este proceso
10.- Un dispositivo de cilindro-émbolo contiene 5 kg de vapor de agua a 100 °C
con una calidad de 50 por ciento. Este vapor sufre dos procesos como sigue: 12 El calor se transfiere al vapor de manera reversible, mientras la temperatura
se mantiene constante, hasta que el vapor exista como vapor saturado. 2-3 El
vapor se expande en un proceso adiabático reversible hasta que la presión es
de 15 kPa.
a) Haga un esquema de este proceso con respecto a las líneas de saturación en
un solo diagrama T-s. b) Determine el calor transferido al vapor en el proceso
1-2, en kJ. c) Determine el trabajo que realiza el vapor en el proceso 2-3, en kJ.