Calculo De Calor Y Trabajo Tras Una Expansión Adiabática Reversible Y Un Calentamiento A Volumen Constante

29. Cierto vapor de agua a 2700 KPa y con una calidad de 0.9 realiza una expansión adiabática
reversible en un proceso sin flujo a 400 KPa.Después se calienta a volumen constante hasta
que se transforma en vapor saturado. Determínese Q y W en el proceso.

Q=U3-U2
W=U2-U1

Por lotanto para la resolución del problema únicamente necesitamos las energías internas de
los 3 estados.
① U1=(1-x1)*Ul1+x1*Uv1
Tablas F.1.: Ul1=977.6KJ/Kg; Uv1=2601.8 KJ/Kg
U1=0.1*977.6+0.9*2601.8=2439.38 KJ/Kg
② U2=(1-x2)*Ul2+x2*Uv2
Para calcular el título de vapor utilizamos el dato deque el proceso es isoentrópico:
ΔS12=0=>S2=S1
S1=(1-x1)*Sl1+x1*Sv1
Tablas F.1.: Sl1=2.5917 KJ/(Kg*K); Sv1=6.2249 KJ/(Kg*K)S1=0.1*2.5917+0.9*6.2249=5.8616 KJ/(Kg*K)
S2=S1=(1-x2)*Sl2+x2*Sv2
Tablas F.1.: Sl2=1.7139 KJ/(Kg*K); Sv2=6.8943 KJ/(Kg*K)
5.8616=(1-x2)*1.7139+x2*6.8943=>x2=0.8Tablas F.1.: Ul=604.24 KJ/Kg; Uv=2552.73 KJ/Kg
U2=(1-x2)*Ul2+x2*Uv2=0.2*604.24+0.8*2552.73=2163.032 KJ/Kg
③ Necesitamos un dato del estado 3 paramirar el valor de U en las tablas, y dado a que el
aaacambio de 2 a 3 es isocoro calcularemos el volumen de 3.
V3=V2= (1-x2)*Vl2+x2*Vv2
TablasF.1.: Vl2=1.083 L/Kg; Vv2=462.4m3/Kg
V3=0.2*1.083+0.8*462=370.1360 L/kg
Tablas F.1 U3=2560.5 KJ/Kg
Conocidas las energías internas sustituimosen las expresiones iniciales para obtener el trabajo
y el calor aportado:
Q=2560.5-2163.032=397.468 KJ/Kg
W=2163.032-2439.38=-276.34 KJ/Kg