Termodinamica

Examen de Termodinámica I Septiembre 2003

Ejercicio 1.

1.1 Hallar el coeficiente de fugacidad del propano a 295,84 K y 34 bar.

Datos: Tc = 369,8 K; Pc = 42,5 bar; ! = 0,153.

1.2 Se tiene un cilindro horizontal dotado de un émbolo que puede deslizar con rozamiento. Inicialmente el émbolo se

encuentra en el fondo del cilindro. Se le aplica una fuerza de tracción equivalente a una presión de 10 bar hasta un

volumen final de 0,1 m3. Calcular la exergía final del cilindro, el trabajo realizado y la destrucción exergética en el

universo. Presión ambiente: P0 = 1 bar.

1.3 Una máquina térmica reversible funciona entre el ambiente a 300 K y un cilindro dotado de un émbolo horizontal de

masa 100kg, que desliza sin rozamiento. Inicialmente en el cilindro hay 100mol de un gas ideal de cp = 7,5R a 300K.

La sección del cilindro es 0,1 m2. Calcular el trabajo a suministrar a la máquina para elevar el émbolo 1 m.

El cilindro es adiabático, salvo en la zona superficial en contacto térmico con la máquina. Se desprecia la capacidad

calorífica de los elementos metálicos. La presión en la cara exterior del émbolo es la ambiente P0 = 1 bar.

1.4 Un recipiente de 0,05m3 contiene 2 kg de agua a 100 C en equilibrio líquido-vapor. Se suministra calor al sistema por

medio de un calentador eléctrico interno de volumen y capacidad calorífica despreciables, que aporta 2kW, hasta llegar

a 150 C. Calcular cuánto tiempo habrá transcurrido, la presión del agua en ese momento y la variación de entropía del

universo.

Datos: La fase vapor puede considerarse gas ideal. Despréciese el volumen específico del líquido frente al del vapor

en el cálculo de la presión de vapor. Despréciense las variaciones de la entalpía y la entropía específicas del líquido

respecto a la presión a temperatura constante. A 100 C la presión de vapor del agua es 1 bar. Para el líquido en todas

las condiciones de interés tómese cLp

= 4,18 kJ/kg K.

vL

100 C = 1,05·10−3m3/kg; vL

150 C = 1,09·10−3m3/kg; l = 58 580−48,5 T en J/mol dando T en K;M = 18g/mol.

Se recomienda tomar el origen de entalpía y de entropía en el líquido saturado a 100 C.

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