Una masa de 2.4 Kg de aire a 150 Kpa y 12°C está dentro de un dispositivo de cilindro émbolo hermético y sin fricción. A continuación se comprime el aire hasta una presión final de 600 kPa. Durante el proceso, se retira calor del aire de tal modo que permanece constante la temperatura en el interior del cilindro. Calcule el trabajo consumido durante este proceso.
Respuestas
Respuesta:
W = -136.12 Kj (se hace trabajo al sistema), es decir, el sistema recibe calor.
Explicación:
Una masa de 2.4 Kg de aire a 150 Kpa y 12°C está dentro de un dispositivo de cilindro émbolo hermético y sin fricción. A continuación se comprime el aire hasta una presión final de 600 kPa. Durante el proceso, se retira calor del aire de tal modo que permanece constante la temperatura en el interior del cilindro. Calcule el trabajo consumido durante este proceso.
Datos:
m₁ = 1.2 Kg P₁ = 150 KPa
Pf = 600 Kpa
T = 12 ºC + 273.15 = 285.15 K
T = constante
T = T₁
Fórmula: ( P · V = n · R · T)
1. calcular volumen
V₁ = m₁ · R · T
P
V₁ = 1.2 Kg · 0.287 KJ / Kg· K · 285.15 K
150 Kpa
V₁ = 0.6547 m³
V₂ = m₁ · R · T
P
V₂ = 1.2 Kg · 0.287 KJ / Kg· K · 285.15 K
600 Kpa
V₁ = 0.1637 m³
2. calcular trabajo
v₂
W = ²₁∫
v₁
v₂
P dV ∫ m · R · T
v₁
W = m · R · T · ln(V₂ / V₁) sustituir:
W = 1.2 Kg · 0.287 Kj /Kg K · 285.15 K · ln( 0.1637 / 0.6547)
W = -136.12 Kj