Question

Un dispositivo aislado de cilindro-émbolo contiene 5 L de agua líquida saturada a una presión constante de 175 kPa. Una rueda de paletas agita el agua, mientras que pasa una corriente de 8 A durante 45 min, por una resistencia colocada en el agua. Si se evapora la mitad del líquido durante este pro-ceso a presión constante, y el trabajo de la rueda de paletas es 400 kJ, determine el voltaje de suministro. También, muestre el proceso en un diagrama P-V con respecto a líneas de satu-ración. Respuesta : 224V

Answer 1

Respuesta: 224 voltios

Análisis y desarrollo

- Transformamos los litros a metros cúbicos:

V = 5L * 1m³/1000L
V= 0.005m³                                                                

Calculamos la energía:

ΔE = Esalida - Eentrada

Calculamos: Wclindro + Wpaletas = ΔU (*)

(Donde w es el trabajo, w = 400 kJ equivale al de las paletas)

$\frac{(volts)*(amperes)*(tiempo}{1000} + 400 kJ=m*( h_{2} -h_{1})$

Ahora bien para una presión de 175kPa:

h₁ = 1.6941 m³/kg
v₁ = 0.001053 m³/kg

Distancia que se evapora (la mitad): x = 1/2 = 0.5

h₂ = h₁ + x * hfg = 487.01 + (0.5 * 2213.1) = 1593.6 kJ/kg

Por otra parte: Volumen = masa * volumen especifico

$m= \frac{V_{1}}{v_{1}} = \frac{0.005 m^{3} }{0.001053m^{2} } = 4.731kg$

Volviendo a (*):

VI * Δt + 400 kJ = 4.731kg * (1593.6 - 487.01) kJ/kg

VI * Δt = 5235.3 - 400 = 4835 kJ

Finalmente: V = VI * Δt/t*I

Donde: t = tiempo e I = intensidad

$V= \frac{4835 kJ}{(8A)*(45*60)s} *( \frac{1000VA}{1kJ/s} )$

V = 224 v