Ejercicios prueba N21. Un tanque rgido contiene 50 kg de agua lquida saturada a 90C. Determine la presin en el estanque y el volumen de ste.Resp. (Tabla A-4) P = 70,14 (MPa) V= 0.0518(m3)

2. Una masa de 200gr de agua lquida saturada se evapora completamente a una presin constante de 100 KPa. Determine a) el cambio en el volumen y b) la cantidad de energa aadida al agua.Resp. (Tabla A-5) V= 0.3386 (m3) Hfg = 451,6 (kJ)

3. Un tanque rgido contiene 10kg de agua a 90C. Si 8kg del agua est en la forma lquida y el resto en vapor, determinar a) la presin en el tanque y b) el volumen del tanqueResp. (Tabla A-4) P= 70,14 kPa V= 4.73 m3

4. Determine la energa interna del agua lquida comprimida a 80C y 5MPa, usando a) datos de la tabla de lquido comprimido b) datos de lquido saturado cul es el error en el segundo caso?Resp. a) u= 333,72 (kJ/kg) b) u= 334,86 (kJ/kg) error = 0,34%

a) b) c) d) e)

5. Complete las siguientes tablas para agua T, C P, kPa u, kJ/kg x (calidad) 200 0.6 125 1600 1000 2950 75 500 850 0,0

Descripcin de fase

Tabla

a) b) c) d)

T, C 130 400 90

P, kPa 600 500 700

u, kJ/kg 2300

x (calidad)

Descripcin de fase Lquido saturado

Tabla

T, C a) b) c) d) e) 160 80

P, kPa 325 950 500 800

h, kJ/kg 1682

x (calidad) 0,4 0,0

Descripcin de fase

Tabla

3161,7

a) b) c) d)

T, C 125 25 500

P, kPa 1000 750

v, m3/kg 0,53

x (calidad)

Descripcin de fase Lquido saturado

Tabla

0,130

T, C a) b) c) d) 170 190

P, kPa 325 2000 4000

u, kJ/kg 2452

x (calidad)

Descripcin de fase Vapor saturado

Tabla

3040

6. La presin atmosfrica en Denver (altura=1610m) es 83,4 kPa. Determine la temperatura a la cual el agua en una cacerola descubierta hervir en dicha ciudad.Resp. 94,4C

7. Una olla cuyo dimetro interior es de 20 cm est llena con agua y cubierta con una tapa de 4 kg. Si la presin atmosfrica local es 101kPa, determine la temperatura a la cual el agua empezar a hervir cuando se caliente.Resp. 100,2 C

8. Un tanque rgido con un volumen de 2.5 m3 contiene 5 kg de una mezcla de agua saturada liquida- vapor a 75C. El agua se calienta lentamente. Determine la temperatura a la cual el lquido en el estanque se evapora por completo. Tambin muestre el proceso en un diagrama T-v respecto de las lneas de saturacin.Resp. 140,7C

9.

a) b) c) d)

Se deja que vapor de agua sobrecalentado a 1MPa y 300C se enfra a volumen constante hasta que la temperatura descienda a 150C. En el estado final determine: La presin La calidad La entalpia Muestre el proceso en un diagrama T-v respecto de las lneas de saturacin.

Resp. a) 475,8kPa, b) 0,656 c) 2030 kJ/kg

10. Un dispositivo de cilindro mbolo contiene 50 L de agua lquida a 25C y 300kPa. Se transfiere calor al agua a presin constante hasta que todo el lquido se evapora. a) Cul es la masa del agua? b) Cul es la temperatura final? c) Determine el cambio de entalpa total d) Muestre el proceso en un diagrama T-v respecto de las lneas de saturacin.Resp. a) 49,85 kg b) 133,55C c) 130625 kJ

11. Un recipiente rgido de 0,5m3 contiene una mezcla de agua saturada de lquidovapor a 100C. El agua se calienta hasta que alcanza el estado crtico. Determine la masa del agua lquida y el volumen ocupado por el lquido en el estado inicial.Resp. 158, 28kg , 0,165m3

12. Determine la masa del aire en un cuarto cuyas dimensiones son 4mx5mx6m a 100 kPa y 25C.Resp. m = 140,3kg

13. Un tanque rgido contiene un fluido caliente que se enfra mientras es agitado por una hlice. Al principio, la energa interna del fluido es 800 kJ. Durante el proceso de enfriamiento el fluido pierde 500 kJ de calor y la hlice realiza 100 kJ de trabajo sobre el fluido. Determine le energa interna final del fluido.Resp. U 2= 400 kJ

14. Se tiene un tanque dividido en dos partes iguales mediante una separacin. Al principio, un lado del tanque contiene 5kg de agua a 200kPa y 25C, y el otro lado est vaco. Despus la separacin se quita y el agua se expande dentro de todo el tanque. Se deja que el agua intercambie calor con los alrededores hasta que la temperatura en el tanque regresa al valor inicial de 25C. Determine a) el volumen del tanque. b) la presin final

c) la transferencia de calor en este proceso Resp a) 0.002 m3/kg b) 3, 169 kPa c) 0,25 kJ

15. Aire a 10C y 80kPa entra de manera permanente en un difusor de una mquina de chorro con una velocidad de 200 m/s. El rea de entrada del difusor es 0,4 m2, la entalpa de entrada 283,14kJ/kg . El aire abandona el difusor con una velocidad que es muy pequea comparada con la velocidad de entrada. Determine: a) La relacin de flujo de masa del aire b) Temperatura del aire que sale del difusor Resp. a) 78,8 kg/s b) T = 303,1 K

16. Aire a 100 kPa y 280 K se comprime permanentemente hasta 600kPa y 400 K. La relacin de flujo de masa del aire es 0,2 kg/s y hay una prdida de calor de 16 kJ/kg durante el proceso. Si supone que los cambios en la energa cintica y potencial son despreciables, determine la entrada de potencia necesaria para el compresor. Resp. -2,74kW

17. La salida de potencia de una turbina de vapor adiabtica es 5 MW y las condiciones del vapor a la entrada y salida son: Entrada: P = 2 MPa, T = 400C, V = 50 m/s, z = 10 m Salida: P = 15 kPa, T = 90C, V = 180 m/s, z = 6 m Determine: a) Compare las magnitudes de h, ec y ep b) Determine el trabajo realizado por unidad de masa del vapor que circula a travs de la turbina. c) Calcule la relacin de flujo de masa del vapor. Resp. a) h = -885,87 kJ/kg , ec = 14,95 kJ/kg y ep = -0,04 kJ/kg b) 870,96 kJ/kg c) 5,74 kg/s 18. El aire en una llanta de automvil con un volumen de 0,015 m3 se encuentra a 30C y 150 kPa (manomtrica). Determine la cantidad de aire que debe agregarse para elevar la presin al valor recomendado de 200 kPa (manomtrica). Suponga que la presin atmosfrica corresponde a 98 kPa y que la temperatura y el volumen permanecen constantes. Resp. 0,0086 kg

19. Determine el volumen especfico del vapor de agua sobrecalentado a 10 MPa y 400C, usando: a)La ecuacin de gas ideal b)La carta de compresibilidad generalizada c)Las tablas de vapor d)Determine el error implicado en los dos primeros casos. Resp. a) 0,01306 m3/kg b) 0,02609 m3/kg c) 0,02641 m3/kg d) caso a) 17,6% caso b) 1,2%

20. La superficie interna y exterior de una pared de ladrillos de 5m x 6m y de 30 cm de espesor y conductividad trmica de 0,69 W/(mC) se mantiene a temperatura de 20C y 5C, respectivamente. Determine la tasa de transferencia de calor a travs de la pared en Watt. Resp. 1035 W 21. Un cilindro vertical de 30 cm de dimetro y 170 cm de longitud con las superficies superior e inferior aisladas y con la superficie lateral a una temperatura promedio de 34C. Para un coeficiente de transferencia de calor por conveccin de 15 W/(m2 C), determine la tasa de prdida de calor de este cilindro por conveccin en un ambiente a 20C. Resp 336 W

22. Un gas ideal que se encuentra dentro de un cilindro con pistn pasa por un ciclo compuesto de tres procesos. Primero, el gas se expande a presin constante, donde se aaden 45 kJ de calor y el trabajo de salida es de 70 kJ. Luego, es enfriado a volumen constante eliminando 130 kJ de calor. Finalmente, un proceso adiabtico lleva al gas a su estado inicial. a) Haga un diagrama P-V del proceso b) Determine los cambios de energa interna de cada etapa y del ciclo completo, as como el calor neto y el trabajo neto involucrado

23. La figura describe un ciclo experimentado por un mol de CO ideal. En el punto A la T = 720 K y P= 5 atm. La curva AB es una isoterma. En el pto. C el Volumen es V= 60 litros. La transformacin CA es adiabtica. Determinar el calor Q total del ciclo (atm*litro). R = 0,082 atm litro/ mol K

24. Complete las siguientes tablas Q W E1 E2 E a) 29 -8 35 b) 10 4 -25 c) -12 3 35 d) 23 12 8 Q a) b) c) 15 d) -19 W E1 E2 E 20 8 22 -5 22 35 -10 30 22 -25