Ejercicio 7-32 Cengel 7ma Edicion - PDF PDF

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Resolucion de ejercicios, libro usado de termodinamica
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EJERCICIO DE ENTROPÍA ALUMNA:

SALINAS GARCIA, Silvana Elisa

TEMA:

ENTROPÍA

LIBRO:

Termodinámica de Çengel

AUTORES:

Yunus A. Çengel – Michael A. Boles

EDICIÓN:

7ma

CAPÍTULO:

7 – Entropía

PÁGINA:

403

EJERCICIO:

7 – 32

Ejercicio 7-32:

Un recipiente rígido bien aislado contiene

5 kg de un vapor húmedo de agua a 150 kPa. Inicialmente, tres cuartas partes de la masa se encuentra en la fase líquida. Un calentador de resistencia eléctrica colocado en el recipiente se enciende ahora y se mantiene encendido hasta que todo el líquido del recipiente se vaporiza. Determine el cambio de entropía del vapor durante este proceso.

*DATOS: ✓ m = 5 kg – (vapor húmedo de agua = Mezcla saturada = Agua saturada) ✓ P = 150 kPa ✓ S = ??? * Durante un proceso de evaporación, una sustancia existe como una parte líquida y otra de vapor, es decir, es una mezcla de líquido saturado y vapor saturado. Para analizar esta mezcla de manera apropiada, es necesario conocer en qué proporciones se hallan dentro de la mezcla las fases líquidas y de vapor. Esto se consigue definiendo una nueva propiedad llamada la “calidad” como la razón entre la masa de vapor y la masa total de la mezcla. ➢ HALLAMOS LA CALIDAD “X”: 3 𝑚 𝑣𝑎𝑝𝑜𝑟 𝑚 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 − 𝑚 𝑙í𝑞𝑢𝑖𝑑𝑎 5 𝑘𝑔 − 4 (5 𝑘𝑔) 𝑥= = = 𝑚 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑚 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 5 𝑘𝑔

𝑥 = 0,25

➢ HALLAMOS EL VOLUMEN PROMEDIO “V prom”: * Para hallar el V prom, se utilizará la Tabla de A-5 de Agua Saturada (SI): * S e tiene como dato la presión: P = 150 kPa

* Con lo cual tenemos:

* Hallamos Vfg:

T = 111,35 °C

V: -Vf = 0,001053 m3/kg

V: -Vf = 0,001053 m3/kg

-Vg = 1,1594 m3/kg

-Vg = 1,1594 m3/kg

Vfg = Vg – Vf

S: -Sf = 1,4337 kJ/kg.K

Vfg = 1,1594 m3/kg – 0,001053 m3/kg

-Sfg = 5,7894 kJ/kg.K

Vfg = 1,158347 m3/kg

-Sg = 7,2231 kJ/kg.K

FÓRMULA DE Vprom: 𝑉𝑝𝑟𝑜𝑚 = 𝑉𝑓 + 𝑋. 𝑉𝑓𝑔 𝑉𝑝𝑟𝑜𝑚 = 0,001053

m3 m3 + 0,25(1,158347 ) kg kg

𝑉𝑝𝑟𝑜𝑚 = 0,29063975 m3/kg

➢ HALLAMOS EL VOLUMEN TOTAL “Vt”: 𝑉𝑡 = 5 𝑘𝑔 ∗ 0,29063975

m3 kg

𝑉𝑡 = 1,45319875 m3

➢ HALLAMOS LA ENTROPÍA 1 “S1”: 𝑆1 = 𝑆𝑓 + 𝑋. 𝑆𝑓𝑔 𝑆1 = 1,4337

kJ kJ . K + 0,25(5,7894 . K) kg kg

𝑆1 = 2,88105 kJ/kg. K

➢ HALLAMOS LA ENTROPÍA 2 “S2”: * Para ello se utilizará nuevamente la tabla A-5, como referencia se tomará al Vprom inicial (0,29063975 m3/kg), para finalmente encontrar la S.

* Para hallar la S2, tendremos que INTERPOLAR: V

S

0,29260

6,7322

0,29063975

S2

0,27278

0,29063975 − 0,29260 𝑆2 − 6,7322 = 0,27278 − 0,29260 6,7071 − 6,7322

𝑆2 = 6,734682456

6,7071

➢ HALLAMOS LA VARIACIÓN DE LA ENTROPÍA (ΔS): Δ𝑆 = 𝑆2 − 𝑆1 ΔS = 6,734682456

kJ kJ .K . K − 2,88105 kg kg

Δ𝑆 = 3,853632456

kJ .K kg

kJ .K kg

➢ HALLAMOS LA ENTROPÍA (S): 𝑆 = 5 𝑘𝑔 ∗ 3,853632456

kJ .K kg

S = 19,26816228 kJ. K 𝑆 ≈ 19,27 kJ. K

* RESPUESTA: El cambio de entropía del vapor durante este proceso es aproximadamente 19,27 kJ. K.

✓ REFERENCIA: Çengel, Y. A. & Boles, M. A. (2012). Termodinámica. Recuperado de http://joinville.ifsc.edu.br/~evandro.dario/Termodin%C3%A2mica/Material%20 Did%C3%A1tico/Livro%20-%20Cengel/Termodinamica%20%20Cengel%207th%20-%20espanhol.pdf 1....