Ejercicios de Sustancias Puras

TERMODINÁMICA (0068)
PROFR. RIGEL GÁMEZ LEAL

Propiedades de las sustancias puras.
Ejercicios.
1. Determine la presión, la energía interna y la entalpia específica del vapor saturado de agua a una
temperatura de 90 [°C].

2. ¿A qué temperatura hierve el agua en el Distrito Federal? Considere PDF = 77.17 [kPa]
3. Determine la entalpia específica del agua a 77.17 [kPa] y 95 % de calidad.

4.Determine la energía interna específica del vapor de agua sobrecalentado a 6 [bar] y 220 [°C].

5. Obténgase el cambio de entalpia específica para el agua para un cambio de estado desde 40 [°C], 75
[bar] hasta 80 [°C], 100 [bar].

6. Las condiciones de entrada a una turbina adiabática que maneja vapor de agua son 4 [MPa] y 400
[°C]; cuando se alcanzan 16 [bar] y 250 [°C] se extrae cierta cantidad devapor, equivalente al 20%
del original para calentar el agua que entra a una caldera; el resto sale de la turbina a 30 [kPa] con
una humedad del 10 [%]. Si la turbina produce 7.5 [MW], calcule, en [kg/s], el flujo de vapor en su
entrada.

7. Una masa de 0.5 [g] de nitrógeno (considerado como gas ideal) a una presión de 5 [bar] y con un
volumen de 20 [cm3] se comprime adiabáticamente hasta una presióndel doble de la inicial; a
continuación se disminuye isométricamente su presión a 8 [bar] y T = 207.46 [°C], determine en
el SI:
a) El trabajo en el proceso adiabático.
b) El calor en el proceso isométrico.
1W2

= 5.475 [J] ; 2Q3 =  6.0934 [J]

8. Una botella de vidrio refractario se cierra herméticamente, conteniendo aire a presión atmosférica
(77 000 [Pa] ) con un volumen de 30 [cm3] y unatemperatura de 20 [°C]; en estas condiciones se
arroja a una fogata. Considerando que la botella no se dilata por efecto de la temperatura,
determine:
a) La presión dentro de la botella cuando su temperatura alcanza los 200 [°C].
b) La cantidad de calor asociada a cada unidad de masa involucrada en el proceso.
P2 = 124 279.55 [Pa] ; 1q2 = 129 114 [J/kg]

9. Un tanque contiene 125 [] de nitrógeno a22 [MPa] y 25 [°C]. Se deja escapar lentamente una
parte del gas hasta que llega a la décima parte de la presión original. Sabiendo que el proceso es
isotérmico, que para el nitrógeno R = 0.297 [J/(gK)] y k = 1.4, determine:
a) La masa y el volumen específico iniciales del nitrógeno.
b) La masa del gas que salió.
a) m1 = 31.0557 [kg] , v1 = 4.025  10 3 [m3/kg]

b) m2 = 27.9504 [kg]

10. Unamasa de dos kilogramos de oxígeno se comprimen politrópicamente según la relación P V n =
c, con n = 1.3 [1]; la presión inicial es P1 = 200 [bar], la temperatura inicial T1 = 26.85 [°C] y la
presión al final de la compresión es P2 = 1 400 [bar]. Después del proceso anterior, el oxígeno sufre
una expansión adiabática con k = 1.4 [1], desde la presión P2 hasta P3 = 150 [bar]. Considerando
para eloxígeno cv = 0.658 [kJ/(kgK)] y cp = 0.918 [kJ/(kgK)], determine:
a) La temperatura y el volumen al final de la compresión.
b) La temperatura al final de la expansión.
c) El cambio de entalpia específica para el proceso adiabático y el cambio de energía interna
específica.
d) El trabajo realizado en el proceso del inciso anterior.

11. Una masa de 0.5 [g] de nitrógeno (considerado como gas ideal) auna presión de 5 [bar] y con un
volumen de 20 [cm3] se comprime adiabáticamente hasta una presión del doble de la inicial; a
continuación se disminuye isométricamente su presión a 8 [bar] y T = 207.46 [°C], determine en
el SI:
a) El trabajo en el proceso adiabático.
b) El calor en el proceso isométrico.
Respuestas: a 1W2 5.475 J ; b 2Q3 – 6.0934 J

12. En un sistema termodinámicocerrado que contiene aire a una presión absoluta de 400 [kPa] y
326.85 [°C] se realiza un proceso politrópico (n= 1.85 ) hasta que el fluido alcanza la presión
absoluta de 150 [kPa] y 126.85 [°C]. Determine:
a) El cambio de energía interna específica del aire en el proceso.
b) El calor, asociado a cada unidad de masa, transferido en el proceso. Indique si el aire lo recibe o lo
rechaza.
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