Ejercicos Segudna Ley De La Termodinamica

a) Variación de la entropía del agua

Estado 1

P1 = 30 bar

T1 = 300 oC

VT = 1 m3 A la presión de 30 bar la temperatura de saturación es de Ts = 233,9 oC, si la comparamos con la temperatura dada observamos que T1 > Ts, por lo tanto la fase presente en este estado es Vapor Sobrecalentado, por lo que el volumen especifico promedio (v1) y la entropía promedio (s1) son los obtenidos de la tabla de vapor sobrecalentado a la presión de 30 bar, a la temperatura de 600 oC, dichos valores son:

v1 = 0,1324 m3/kg

s1 = 7,5085 kJ/kg.k

Estado 2

P2 = 15 bar

v2 = v1 = 0,1324 m3/kg Para la presión de 15 bar los valores de vf y vg son:

vf = 0,0011539 m3/kg

vg = 0,1318 m3/kg

Como podemos observar v2 > vg, la fase presente en este estado es Vapor Sobrecalentado y al igual que en el estado anterior el valor de s2 los obtendremos de la tabla de vapor sobrecalentado a la presión de 15 bar y a un volumen especifico de 0,1324 0,1325 este valor es:

s1 = 6,4546 kJ/kg.k

Calculamos la masa total del sistema:

Entonces el cambio de entropía del agua es:

Valor obtenido indicativo que la entropía esta bajando.

b) Producción total de entropía en el proceso.

Primero debemos calcular el cambio de entropía en el sumidero que es;

de esta expresión conocemos la temperatura que es de 27 oC que son: 27 + 273 = 300 k, pero el calor recibido del fluido no lo conocemos, este calor es equivalente al calor cedido por el fluido durante el proceso, para calcular este calor hacemos el siguiente balance energético:

como el sistema es estacionario Ep = Ec = 0  , ahora el WNS = 0 y QNE = QE - QS, pero QE = 0, por lo que QNE = - QS, esto implica que: , de esta ecuación conocemos m, los valores de las energías internas promedios 1 y 2 los determinamos para cada estado de acuerdo la tabla de vapor sobrecalentado, dichos valores son:

u1 = 3285 kJ/kg

u2 = 2598,1 kJ/kg

Sgenerada = ΔStotal = ΔSsistema + ΔSalrrededores = ΔSagua + ΔSsumidero = - 7,96 + 17,29 = 9,33

De acuerdo a este resultado por lo tanto el proceso es posible e irreversible.

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