Entropia

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

Punto Presión h S T
1 80 115,08 0,22567 77,89
2 80 33,394 0,07684 76,02
3 20 33,394 0,07684 76,02
4 20 102,73 0,22567 -2,43


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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