Question

Un dispositivo sin fricción que consta de cilindro -émbolo contiene 10 lbm de vapor a 6p psia y 320 °f. se transfiere calor al vapor hasta que la temperatura alcanza 400 °f. si el émbolo no esta unido a una flecha y su masa es constante, determine el trabajo que realiza el vapor durante este proceso

Answer 1

Hola

Un dispositivo sin fricción que consta de cilindro-émbolo contiene 10 lbm de vapor a 60 psia y 320 °F. Se transfiere calor al vapor hasta que la temperatura alcanza 400 °F. Si el émbolo no esta unido a una flecha y su masa es constante, determine el trabajo que realiza el vapor durante este proceso.

Como se calienta el vapor en un cilindro-émbolo y este sube a una presión constante se calculará el trabajo que realiza el vapor en el borde o la frontera del dispositivo.

En termodinámica la función de trabajo es:

$W= \int\limits^1_2 {P} \, dx=Po(V2-V1)$, donde 

P: Presión ctte
V2, V1: volumen específo,

Los volúmenes se obtienen de la tabla de la tabla de vapor sobrecalentado, fácilmente puedes hacer las conversiones específicas, así :

V1= 7,4863 pies³/lbm para T=320°F, P=60psi
V2= 8,3548pies³/lbm para T=320°F, P=60psi

y el Trabajo es:

$W=(10lbm)*(60psi)*((8,3548-7,4863)\frac{pies^{3}}{lbm} )*\frac{1btu}{5,404pies^{3}*psia}=$$96,4 Btu$

Este es la cantidad de energía que usa el vapor para realizar este trabajo.

Answer 2

   El valor del trabajo que realiza el vapor sobre el émbolo en este proceso es  W  = 521,1 BTU

¿Qué es la Termodinámica?

  La Termodinámica es una las ramas de la física que estudio del calor y la interacción sobre la energía de esta sobre los cuerpos.

  Datos del problema:

• m = 10lbm
• P = 60Psi
• T = 320°F
• Tf = 400°F

 Nos vamos a la tabla de propiedades termodinámicas, específicamente vapor sobrecalentado, y hallamos el valor de volumenes específicos:

• V1= 7,4863 pies³/lbm para T=320°F, P=60psi
• V2= 8,3548pies³/lbm para T=320°F, P=60ps

 

 El trabajo que realiza el vapor sobre el émbolo lo determinamos con la ecuación:

W  = P ΔV     ΔV es volumen, por ende multiplicamos por la masa de vapor

W = 60Psi (8,3548pies³/lbm -  7,4863 pies³/lbm) 10lbm

W  = 521,1 BTU

Aprende más sobre termodinámica en:

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