Question

Se calienta una masa de 5 kg de vapor de agua saturado a 300 kPa, a presión constante, hasta que la temperatura llega a 200 °C. Calcule el trabajo en kJ efectuado por el vapor de agua durante este proceso y el calor transferido (para esto determinar el cambio de energía interna y aplicar el balance de energía)

Answer 1

Para el sistema de calentamiento de agua a presion constante se tiene que:

El trabajo es W = 712.005 kJ

Δu = 111.4 kJ/kg  Cambio de energia

El calor es Q = 1269.005 kJ

Explicación paso a paso:

Datos del enunciado:

m = 5kg

P = 300kPa

Tf = 200°C

W =?

Q =?

Usando las tablas de propiedades termodinámicas del agua buscamos

P@300Kpa

• vg = 0.60582 m³/kg
• ug = 2543.2 kJ/kg

En tabla de Vapor sobrecalentado

• v = 1.08049 m³/kg
• u = 2654.6 kJ/kg

Calculamos el trabajo

W = Pm ( v - vg)

W = 300kPa*5kg (1.08049 m³/kg - 0.60582m³/kg)

W = 712.005 kJ

Aplicamos balance o Primera ley de la termodinamica

Q - W = mΔu

Δu = ( 2654.6 kJ/kg - 2543.2 kJ/kg)

Δu = 111.4 kJ/kg  Cambio de energia

Q = mΔu + W

Q = 111.4 kJ/kg*5kg + 712.005 kJ

Q = 1269.005 kJ