• Asignatura: Física
  • Autor: yessenializet
  • hace 8 años

Un cilindro provisto con un pistón carente de fricción contiene 2kg de R-134a sobrecalentado en forma de vapor a 1 MPa y 100°C. El vapor se enfría de modo que el R-134a permanece a presión constante hasta que alcanza una calidad de 75%. Calcule la transferencia de calor en Kj en el proceso

Respuestas

Respuesta dada por: tbermudezgomez28
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La cantidad de calor en el proceso del cilindro pistón es de Q = 1.493 kJ

Explicación paso a paso:

La manera para dar solución a este problema es el uso de la primera ley de la termodinámica, la cual establece para un sistema cerrado que:

Q - W = Δu

Inicialmente identificamos los datos de estado:

Estado inicial (Vapor sobrecalentado)

P = 1Mpa

T = 100°C

m = 2kg

Estado final (Mezcla)

P = 1Mpa

X = 0.75

Con los datos iniciales podemos ubicar en la tabla de propiedades termodinámicas del R-134a, las siguientes propiedades:

v1 = 0.02755 m³/kg

u1 = 307.27 kJ/kg

h1 = 334.82 kJ/kg

Sabemos que para el calculo del trabajo, si la presión es constante

W = P (Vf -Vi)

Calculamos el volumen inicial:

Vi = v1*m

Vi = 0.02755 m³/kg * 2kg

Vi = 0.0551 m³

Para el estado final buscamos en la tabla en la seccion de mezcla, obteniendo:

v2 = 0.8695 m³/kg

h2f = 105.29 kJ/kg

h2g = 267.97 kJ/kg

u2f = 104.42 kJ/kg

u2g = 247.77 kJ/kg

Calculamos la energía especifica:

u2 = u2f +X(u2g-u2f)

u2 = 104.42kJ/kg + 0.75(247.77 - 104.42)kJ/kg

u2 = 211.9325 kJ/kg

Calculamos el volumen final

Vf =  0.8695 m³/kg * 2kg

Vf = 1.793 m³

Teniendo ambos volumenes calculamos el trabajo

W = 1000Kpa (1.793 m³- 0.0551 m³)

W = 1683.9 J

Sustituyendo los valores en la ecuación de la primera ley

Q - 1683.9 J = 2kg*(211.9325 kJ/kg - 307.27 kJ/kg)

Q = 1683.9 J -190.675 J

Q = 1493.225 J = 1.493 kJ

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