Hoja 1 de problemas (TERMOTECNIA, curso 2010-11, Prof. G.Navascués) 1. Estimar la temperatura y la cantidad de energía necesaria para evaporar 1 Kg de agua líquida saturada en Gandía (Valencia) y en la cima de Teide (Canarias). Describir en un diagrama T-v los resultados obtenidos. (Sol.: 101kPa, 100ºC, 64.93kPa, 87.4ºC) 2. Completar la tabla adjunta para el agua. Mostrar en un diagrama T-v, la posición de los estados A, B, C y D junto con las correspondientes isotermas e isobaras. Estado T(ºC) P(kPa) v(m3/kg) A 50 ? 416 B ? 200 ? C 250 400 ? D 110 5000 ? (Sol.: A: 0.360kPa, gas ideal; B: 120.23ºC, 0.8853m3/kg; C: 0.5951m3/kg, .001052m3/kg, líquido comprimido) Fase ? Vapor saturado ? ? vapor; D: 3. ¿Puede expresarse la calidad como la razón entre el volumen de la fase de vapor saturado y el volumen total? 4. Un tanque rígido con un volumen de 30 pies3 contiene 1.5 lbm de una mezcla de agua líquida saturada y vapor de agua saturado a 190 ºF. Determine la masa del vapor saturado en estas condiciones. El agua se calienta lentamente. Determine la temperatura a la cual el líquido en el tanque está completamente evaporado. Muestre esquemáticamente el proceso en un diagrama T-v. (Sol.: 0.31kg, 230 ºF) 3 5. El dispositivo de la figura contiene 0.10m de agua líquida y 0.90m3 de vapor de agua en equilibrio a 10MPa. Se transfiere calor a presión constante hasta que la temperatura alcanza 350 ºC. a) ¿Cuál es la temperatura inicial del agua? b) Determine la masa total el agua. c) Calcule el volumen final. d) Muestre esquemáticamente el proceso en los diagramas P-v, T-v y p-T. (Sol.: 311.06ºC, 119 kg, 2.7m3). P 6. Se deja que vapor de agua sobrecalentada a 1MPa y 300 ºC se enfríe a volumen constante hasta que l temperatura descienda a 150 ºC. En el estado final determine: a) la presión, b) la calidad y c) la entalpía por unidad de masa. Muestre el proceso en los diagramas T-v, p-v y pT. (Sol.: 475.8kPa, 0.6556, 2018.KJ/Kg). 7. Sabiendo que la entalpía total, en el estado final, del problema anterior es de 4866kJ, determínese la energía, entropía, masa y volúmenes totales, así como las contribuciones del líquido saturado y el vapor saturado a cada una de ellas (Calcúlelo en algún caso y déjelo indicado en los demás). 8. Un tanque de 1m3 que contiene aire a 25 ºC y 500 kPa se conecta, por medio de una válvula, a otro tanque que contiene 5 kg de aire a 35 ºC y 200 kPa. Después se abre la válvula y se deja que el sistema alcance el 20º equilibrio térmico con los alrededores que están a 20 ºC. Determine el volumen del segundo tanque y la presión de equilibrio final del aire. (Sol.: 2.211 m3, 284.1 kPa). 1m3 25ºC 500 kPa 5Kg 35ºC 200 kPa