Calor

50. Un gas ideal contenido en un recipiente cilindro-pistón experimenta los siguientes procesos de cuasiquilibrio:
* Una compresión isotérmica entre los estados a y b
* Un calentamiento isométrico entre los estados b y c
* Una expansión isotérmica entre los estados c y d
* Un enfriamiento isométrico entre los estados d y a
Las temperaturas de los estados a y c son To y 2To,respectivamente. Las presiones de los estados b y d son 4Po y 2Po, respectivamente. El gas inicialmente ocupa un volumen Vo. Las cantidades Po, Vo, To y R (constante del gas) son conocidas.
a) Determine los valores de las propiedades termodinámicas faltantes en cada estado
b) Represente los procesos en los diagramas P-V, P-T y V-T
c) Determine el trabajo realizado por el gas en cadaproceso

51. En un recipiente cilindro-pistón se encuentra contenido un gas ideal inicialmente en un estado donde los valores de presión, volumen y temperatura son 100000 Pa; 0,5 m3 y 150 K, respectivamente. A partir de estas condiciones, el gas experimenta los siguientes procesos de cuasiequilibrio:
* Se aumenta su temperatura hasta el doble de su temperatura inicial mediante un procesoisométrico
* El gas es llevado hasta el doble de su volumen inicial mediante un proceso en el cual la presión aumenta de forma directamente proporcional al volumen (P = kV, siendo k una constante)
* El gas experimenta una expansión isotérmica hasta que alcanza nuevamente la presión inicial
* Finalmente, retorna a su estado inicial mediante un proceso isobárico
a)Determine los valores de las propiedades termodinámicas faltantes en cada estado
b) Represente los procesos en los diagramas P-V y T-V
c) Determine el trabajo realizado por el gas en cada proceso
Topes superiores
Gas ideal
25 cm
Topes superiores
Gas ideal
25 cm

52. Un cilindro de paredes diatérmicas está provisto de un pistón de 50 kg de masa perfectamente ajustado y carentede fricción que tiene un diámetro de 0,1 m. El recipiente contiene un gas ideal a 250 kPa y 300 ºC, de modo que inicialmente el pistón hace presión sobre los topes superiores. Luego, el cilindro se enfría a la intemperie, manteniéndose el ambiente a 100 kPa y 20 ºC.
a) ¿Qué presión ejercen los topes inicialmente?
b) ¿A qué temperatura comienza el pistón a descender?c) ¿Cuál es el volumen final que ocupa el gas?
d) ¿Cuánto habrá descendido el pistón cuando el gas alcanza el equilibrio térmico con el ambiente?
e) Represente los procesos en los diagramas P-V, P-T y V-T y determine el trabajo total realizado por el gas

53. Compare el volumen específico del vapor de agua a 10 MPa y400 ºC determinado usando la ecuación de estado de gas ideal y la gráfica de compresibilidad generalizada.

54. Un recipiente contiene 1 kg de etano, el cual experimenta una contracción isotérmica desde 7 atm y 40 °C hasta 80 atm. Usando la gráfica de compresibilidad generalizada, determine si es razonable considerar al etano como un gas ideal durante todo el proceso descrito.55. Un tanque rígido de 3 m3 que contiene metano a 20 bar, se encuentra a una temperatura de 50 ºC. Compare los valores de la masa de gas en el tanque determinada utilizando la ecuación de estado de gas ideal y la gráfica de compresibilidad generalizada.

56. El manómetro de un tanque de 2,5 m3 depropileno indica 600 kPa, cuando la temperatura dentro del tanque es 28 ºC. Compare los valores de la masa de gas en el tanque determinada utilizando la ecuación de estado de gas ideal y la gráfica de compresibilidad generalizada.

57. Un tanque rígido con una fuga contiene inicialmente 50 kg de propano a 50 ºC cuando el manómetro conectado a dicho tanque indica 800 kPa. Usando la gráfica de...