Se tienen 2.5kg de un gas que será asignado por su tutor, el gas sufre un proceso isobárico reversible que genera un cambio de entropía de -1.50kJ/kg K. Si el volumen inicial era de 0.6m3 y la temperatura de 180°C, calcule el calor y el trabajo involucrados en el proceso.
Respuestas
Tenemos que se tienen 2.5kg de gas.
Un cambio de entropía de -1.50kJ/kg K.
El volumen inicial es de 0.6m3 y la temperatura de 180°C.
El cálculo del calor de el trabajo involucrado en el proceso es: -97 kJ.
Primero colocamos los datos de la tabla, que sería de la siguiente manera:
Q = mCp ΔT
Cp = 0,839 kJ/kgK.
Calculamos T2.
Ecuación de cambio de entropia para procesos isobáricos:
ΔS = Cpln(T2/T1)
ΔS = -1,50kJ/kgK
Cp = 0,839 kJ/kgK
1 = 200°C + 273,15 = 473,15K
Despejamos T2:
T2 = e^(ΔS/Cp) * T1. Sustituimos los valores.
T2 = e^(-1,50kJ/kgK/0,839 kJ/kgK) * 473,15K
T2 = 79,16 K
Ahora calculamos el calor:
Q = mCp ΔT
Q = 3kg * 0,839 kJ/kgK * (79,16 K -473,15K )
Q = -991,67 kJ
Para el calculo de trabajo en un gas ideal usamos la siguiente ecuación:
W = P ΔV = P ( V2 - V1 )
Calculo de la presión:
P = mRT1/V1
P = 3kg * 0,082 kJ/kgK * 473,15K /0,6 m^3
P = 194 Kpa
Volumen final:
V2 = mRT2/P
V2 = 3kg * 0,082 kJ/kgK * 79,16K / 194 Kpa
V2 = 0,1 m^3
Calculo de Trabajo:
W = 194 Kpa (0,1 m^3 - 0,6 m^3 )
Como conclusión al procedimiento planteado y lo dicho anteriormente, tenemos que:
W = -97 kJ