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Entropia
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Proceso isotérmico de transformación de calor internamente reversible
1.Un tanque rigido contiene agua 40 K que se agita por una rueda de paletas la rueda de paletos realiza 200KJ de trabajo sobre el agua se observa que la temperatura del agua permanece constante en todo el proceso como resultado de la transformación de calor entre el sistema y el entorno a 30 K. Determine el cambio de entropía del agua durante este ciclo.
RTA utlizando la ecuación 1,11 ∆S sistema=Q/T ∆S= 200KJ/40K = 5KJ
2. Un cilindro tiene un piston el cual no le esta ejerciendo ninguna fuerza dentro de el hay mezcla de liquido y vapor de agua a 500 K. Durante un proceso de presión constante que trasfiere al agua 950 KJ de calor. Al final del proceso esta hace que se vaporize. Determine el cambio de entropía de agua.
RTA: utilizando la misma ecuación del ejercicio anterior ∆S sistema=Q/T 950KJ/500K = 1,9KJ/K 3. Generación de entropía durante procesos de tranferencia de calor Suponga que en una fuente de calor esta a 500K y pierde 1500KJ de calor hacia un sumidero de 350 K y 150K. Determine que proceso de tranferencia de calor es mas irreversible. RTA utilizamos la ecuacion1,11 ∆S= Q/Tc -1500KJ/500K= -3KJ/K 1500KJ/350K = 4,28KJ/K Utilizando la ecuación 1,19 ∆Stotal = ∆Sfuente +∆Ssumidero -3 + 4,28 = 1,28KJ/K Se repite el procedimiento anterior pero con la otra T 1500/150 = 10KJ ∆Stotal = -3+10 =7KJ/K Cambio de entropía en una sustancia pura 4. Nos encontramos con un recipiente de 7kg de refrigerante134a a 30 C y 180C, la sustancia es enfriada hasta que la presión baje a 90 KPa. Determine el cambio de entropía del refrigerante. RTA: buscamos los valores de las presiones en las tablas termodinámicas de refreigerante 134ª Condicion1 P1: 180 S1:1,0690 T1 : 30 V1:0,13248 Condicion2 P2: 90 Vf : 0,0007223 (V2=V1) Vg: 0,21263 Primeros hallamos la calidad X= V2-Vf/Vfg = 0,13248-0,0007223/0,19254-0,0007223= 0,68 Por lo tanto S=Sf+Sfg = 0,06008+(0,68)(0,89414) = 0,66 Y finalmente la utilizamos en la ecucacion 1,20 ∆S=m (S2-S1) 7kg(0,06-1,0690)= -1,636 5. Se comprime gas helio medinte un compresor adiabático desde un estado de 150KPa y 20 C hasta una temperatura de 220 C en reversible. Determine la presión de salida del helio. RTA: P2=P1(T2/T1) 150KPa(220/20)C = 1650KPa 6. Resuelva el siguiente sistema 20 C 50% 45 C 40% Y las presione son de 80 psi en alta y 20 psi en baja y tiene una densidad de 1,15 es un cubo cuyo volumen es 72m3 M= v x p 72m3 x 1,15Kg/m3 = 82,8 Condiciones1: 20 C S: 39 50% Condiciones2: 45 C S: 110 40% ∆h: (110-39) KJ/Kg = 71 KJ/kg Ahora calculamos la energía del aire que es igual h aire =∆h x m = 71KJ/kg x 82,8Kg = 5878,8 KJ Ahora pasamos a calcular la masa de refrigerante 134a a emplear M= WCND/h1-h2 Ahora pasamos a hacer la tabla para encontrar las entalpias y entropías
Ahora si podemos sacar la mas del refrigerante M = 5571,92/115,08-33,94 = 68,21lbm Ahora pasamos hallar lo demás trabajos Wcmp= 68,21lbm (115,08-33,394)KJ/Kg = 5571,86 BTU Wevp= 68,21lbm (102,73-33,394)KJ/Kg = 4729,40 BTU Nt= 1-(2,43/76,02) = 0,96 ±96% |
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