Problemas de termodinamica

Entregable 1.

Después de haber revisado los materiales e investigado sobre el tema.

Resuelve el siguiente listado de 4 problemas que contempla los temas estudiados durante la semana 1 y 2. 1.

1. Hallar las dimensiones de K, sabiendo que P: Presión, V: volumen y que la siguiente ecuación es dimensionalmente correcta

𝐾 = 𝑃𝑉 + 𝑄

Posteriormente realice la conversión de la fórmula dimensional a términos de unidades de Sistema Internacional de Unidades y Sistema de Unidades Inglés

Presión(P) = ML-1T-2

Volumen(V) = L3

Sistema internacional de unidades (SI)

M = kg L = m T = s

Sistema de unidades inglés

2. Determina la fórmula dimensional del potencial eléctrico V, sabiendo que:

𝑉 =

3. Auxiliándose con las tablas de propiedades termodinámicas (Apéndice 1 anexo en el contenido semanal, semana 2). Completa la siguiente tabla.

Sustancia

T (°C)

P (kPa)

v (m3 /kg)

u (kJ/kg)

h (kJ/kg)

Estado

x

Agua Saturada

120

198.67

0.89133

2528.9

2706.0

Vapor saturado

1

Vapor de agua

143.61

400

Refrigerante

134a

12.46

450

0.0007988

68.44

68.80

Líquido saturado

0

Agua Saturada

318.08

11284

0.001488

1445.1

1450.2

Líquido saturado

0

Refrigerante

134a

33.45

863.11

248.15

268.62

vapor saturado

1

3.1. Con la ayuda de la tabla A-4 obtenemos la presión, u y h directamente

Cuando el volumen específico dado, es igual al volumen de vapor saturado, el estado es de vapor saturado.

Vf = 0.001060 y Vg = 0.89133

Vfg = Vg – Vf x=1

3.3. Cuando x=0 quiere decir que no existe vapor, entonces el estado es líquido saturado (f).

Tablas A-12

T = 12.46

3.4. Cuando x=0 no existe vapor, su estado es líquido saturado (f), suponemos una temperatura para calcular la calidad, que se supondrá de 318.08°C

Verificar

Ya que es aproximado a 0 podemos concluir que están correctas las propiedades elegidas, entonces se puede leer en la tabla el resto de las propiedades.

3.5. Tomamos los valores más cercanos a la temperatura que son 34 en la tabla A-11

4. Un recipiente contiene 0.2 m3 de agua líquida y 2.5 m3 de vapor en equilibrio a 50°C. Determina la calidad y la presión a la que se encuentra la mezcla.

0.2 m3 agua líquida

2.5 m3 vapor saturado equilibrado 50°C

Calidad y presión, de las tablas A-4 retiene que

Presión: 12.352 kPa Volumen vg: 12.026 m3/kg Volumen vf: 0.001012 m3/kg

Fórmula de masa

mf = = = 197.6284 kg

mg = = = 0.20788 kg

Calidad:

x = = = 0.00105 = 1%

Elabora un listado tipo formulario de las diversas fórmulas que hemos estudiado hasta el momento, el nivel de detalle que desees colocar, será en beneficio para tu estudio y comprensión de los conceptos.

FORMULARIO

Fuerza (F)

𝐹 = 𝑚g

La libra fuerza (lbf), se define como la fuerza que acelera 1 libra masa a 32.1740 pies por segundo.

𝐹 =𝑚a

F = m.a; siendo a = aceleración

Fuerza dimensional

[F] = m * L *

Presión (P)

𝑃 =

𝑃𝑎𝑏𝑠 = 𝑃𝑚𝑎𝑛 + 𝑃𝑎𝑡𝑚

𝑃𝑎𝑏𝑠 = 𝑃𝑚𝑎𝑛 – 𝑃𝑣𝑎𝑐ío

Presión de vacío

𝑃𝑎𝑏𝑠 = 𝑃𝑎𝑡𝑚 – 𝑃𝑣𝑎𝑐ío

Unidades de temperatura

La relación en la escala en grados Celsius con la escala absoluta en Kelvin es:

𝑇 (𝐾) = 𝑡 (°𝐶) + 273.15

La relación en la escala absoluta en el SI con su análoga en el sistema inglés es:

𝑇 (𝑅) = 1.8 𝑇 (𝐾)

La relación en la escala en grados Fahrenheit con la escala en absoluta en Rankine es:

𝑇 (𝑅) = 𝑇 (°𝐹) + 459.67

Las relaciones entre la escala en grados Fahrenheit con la escala en grados Celsius son:

𝑇 (°𝐹) = 1.8 (°𝐶) + 32

𝑡 (°𝐶) =

Calor Q

(J/kg)

Calor transferido

Donde Q1-2 es el calor intercambiado por el sistema durante el proceso del estado inicial 1 al estado final 2.

Volumen

𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 (𝑉) =

𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 𝑒𝑠𝑝𝑒𝑐í𝑓𝑖𝑐𝑜 (𝑣) =

Volumen específico

𝑉 ≣

Volumen molar

𝑉 ≣

Donde representa el volumen total. La densidad molar o específica se define como el recíproco del volumen molar o específico, es decir:

𝜌 ≣

V =

* Densidad =

* Volumen específico en líquido saturado = Vf

* Energía interna en líquido saturado = Uf

* Entalpía en líquido saturado = Hf

* Entropía en líquido saturado = Sf

* Volumen específico en Vapor saturado = Vg

* Energía interna en vapor saturado = Ug

* Entalpía en vapor saturado = Hg

* Entropía en vapor saturado Sg

Energía

Energía cinética EC

𝐸𝐶 = 𝑚

Donde denota la velocidad del sistema con respecto a algún marco de referencia fijo, sus unidades son Joule

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