Clase X

Masa del pist´
on
Masa de agua
Temperatura y Calidad Estado 2
Volumen especifico y Calidad Estado 3
Porcentaje l´
ıquido estado 3
Trabajo con integral y primera ley

Soluci´
on Taller
Gerson Andres Rodriguez R
Universidad Nacional de Colombia

Termodin´
amica

Gerson Andres Rodriguez R

´
LA SEGUNDA LEY DE LA TERMODINAMICA

Masa del pist´
on
Masa de agua
Temperatura y Calidad Estado 2
Volumenespecifico y Calidad Estado 3
Porcentaje l´
ıquido estado 3
Trabajo con integral y primera ley

Contenido

1

Masa del pist´
on

2

Masa de agua

3

Temperatura y Calidad Estado 2

4

Volumen especifico y Calidad Estado 3

5

Porcentaje l´ıquido estado 3

6

Trabajo con
Regi´
on de
Regi´
on de
Regi´
on de

integral y primera ley
vapor sobrecalentado
dos fases (l´ıquido y vapor saturado) 121,25 o Cdos fases (l´ıquido y vapor saturado) 21,1 o C

Gerson Andres Rodriguez R

´
LA SEGUNDA LEY DE LA TERMODINAMICA

Masa del pist´
on
Masa de agua
Temperatura y Calidad Estado 2
Volumen especifico y Calidad Estado 3
Porcentaje l´
ıquido estado 3
Trabajo con integral y primera ley

Masa del pist´on

P =

F
A

(1)

F =m×a
a = g = 9, 81
PP iston =

(2)
m
s2

m × 9, 81 sm2
0, 046 m2

PPiston = 30 psia −14, 1 psia
15, 3 psia = 105460, 71 Pa

(3)
(4)

masa =

105460, 71 Pa × 0, 046 m2
= 494 kg
9, 81 sm2

PAgua = PPiston + PAtmosferica (5)

Gerson Andres Rodriguez R

´
LA SEGUNDA LEY DE LA TERMODINAMICA

Masa del pist´
on
Masa de agua
Temperatura y Calidad Estado 2
Volumen especifico y Calidad Estado 3
Porcentaje l´
ıquido estado 3
Trabajo con integral y primera ley

Masa de Agua
Condicionesiniciales : 30 psia = 206, 79 kPa; 426 C
A partir de las tablas se deduce el estado del agua
Para una presi´
on de saturaci´
on de 225 kPa, la temperatura de saturaci´
on
es 124 o C; la presi´
on del sistema es 206,79 kPa por lo que si el sistema se
encontrar´
a en la regi´
on de saturaci´
on la temperatura deber´ıa ser menor a 124
o
C. Por tanto se deduce que el estado del sistema es Vaporsobrecalentado
A partir de las tablas de vapor sobrecalentado

Figura: Vapor de agua sobrecalentado
Gerson Andres Rodriguez R

´
LA SEGUNDA LEY DE LA TERMODINAMICA

Masa del pist´
on
Masa de agua
Temperatura y Calidad Estado 2
Volumen especifico y Calidad Estado 3
Porcentaje l´
ıquido estado 3
Trabajo con integral y primera ley

Masa de Agua
200
206,79
300

M=

400
1.54934

426,7

500
1.78142

M
1.031551.18672

500 − 426, 7
500 − 400

426, 7 − 400
500 − 400

1,54934 +

500 − 426, 7
500 − 400
v426,7

1,03155 +

o C;206,7 kP a

1,78142

426, 7 − 400
500 − 400
= 1, 57473

1,18672

300 − 206, 79
+
300 − 200
206, 79 − 200
300 − 200

m3
kg

VT = 0, 6096 m × 0, 046 m2 = 0, 0561 m3
v = VT /m
m=

0, 0561 m3
1, 57473

Gerson Andres Rodriguez R

m3
kg

(6)

= 0, 0356 Kg
´
LA SEGUNDA LEY DE LA TERMODINAMICAMasa del pist´
on
Masa de agua
Temperatura y Calidad Estado 2
Volumen especifico y Calidad Estado 3
Porcentaje l´
ıquido estado 3
Trabajo con integral y primera ley

Temperatura y Calidad Estado 2
P=206,79 kPa; VT =0,6096 m × 0,046 m2 =0,0284 m3
vP romedio =

0, 0284 m3
m3
= 0, 78764
0, 0356 Kg
kg

Figura: Agua saturada. Tabla de presiones

vf =

225 − 206, 79
250 − 200

0, 001061 +

vg =

225 −206, 79
225 − 200

0, 88578 +

Gerson Andres Rodriguez R

206, 79 − 200
250 − 200
206, 79 − 200
225 − 200

0, 001064 = 0, 001062

0, 79329 = 0, 86061

m3
kg

´
LA SEGUNDA LEY DE LA TERMODINAMICA

m3
kg

Masa del pist´
on
Masa de agua
Temperatura y Calidad Estado 2
Volumen especifico y Calidad Estado 3
Porcentaje l´
ıquido estado 3
Trabajo con integral y primera ley

Temperatura y Calidad Estado2
vf Como el volumen promedio se encuentra entre el volumen del l´ıquido saturado
y el volumen del vapor saturado, se infiere que el sistema se encuentra en la
regi´
on de saturaci´
on (2 fases)

T =

225 − 206, 79
225 − 200

120, 21 +

x=

206, 79 − 200
225 − 200

vpromedio − vf
vg − vf

3

x=

0, 78764 m
− 0, 001062
kg
0, 86061

m3
kg

123, 97 = 121, 25 o C

− 0, 001062

Gerson...

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