termodinamica





2-33 La Presión Atmosférica en Denver (altura = 1610 msnm) es 83,4 kPa. Determine la temperatura a la cual el agua hervirá en una olla destapada en esta ciudad.
R=94.4°C Con una interpolación entre las presiones de 82.49 y 84.95 kPa y sus correspondientes temperaturas de ebullición a estas presiones 87 y 88 °C respectivamente, se tiene que para el valor de la presión de 83.4 kPa latemperatura de ebullición del agua es de 87.37 °C.
2-34 El agua en una cacerola de 5cm de profundidad hierve a 98ºC. ¿A qué temperatura hervirá agua en una cacerola de 40cm de profundidad? Suponga que ambas cacerolas están llenas de agua.
R=En ambas va a hervir a la misma temperatura, una llega mas rápido al punto de ebullición, porque tiene menos agua, pero la temperatura es la misma. Es constanteel punto de ebullición
2-35 una olla cuyo diámetro interno es de 20 cm está llena de agua y cubierta con una tapa de 4 kg.Si la presión atmosférica local es 101 kPa, determine la temperatura a la que comenzara a hervir el agua una vez que se calienta
R= El agua va a hervir cuando la presión interna de la olla levante la tapa y pueda escapar el vapor, tenemos el diámetro, entonces tenemos lasuperficie de la tapa presión es igual a fuerza sobre área entonces podemos sacar que fuerza ejerce la presión atmosférica sobre la tapa (F=P.A), a esa fuerza le sumamos la fuerza que ejerce la tapa hacia abajo (todo con sus respectivos cambios de unidades 4 kg fuerza + fuerza de la presión atmosférica en el área de la tapa). Entonces esa es la fuerza q tiene q ejercer el gas dentro de la olla paraabrirla, tenemos el área, P=F/A obtenemos la presión interna, y teniendo la presión, tenemos que mirar en un grafico presión vs temperatura del agua , nos movemos por la línea de cambio de fase liquida a gaseosa (porque en este momento el agua ya se empieza a evaporar , se levanta la tapa) hasta llegar a la presión calculada y ahí fijamos la temp. = 100.2°C.

Sea “ p ” la presión del agua, almomento de hervir.
Sea “ pt” la presión de la tapa.
Sea “ patm ” la presión atmosférica.
En el instante en que agua comienza a hervir, se debe de cumplir:
2-36 Se calienta agua en un dispositivo cilindro – pistón. El pistón tiene una masa de 20 Kg y una sección transversal de 100 cm², la presión atmosférica es de 100 KPa. Calcular la temperatura a la cual el agua comienza a hervir.
R= Balancede fuerzas: FP – W pistón – Fatm = 0
FP = W pistón + Fatm → FP = mg + PoA
FP = 20 x 9.80 + 100000 x 100 / (100)2 = 1196 N
P = FP / A → P = 1196 / 0.01 = 119.6 KPa
Tablas termodinámicas A – 2. Agua saturada a P = 119.6 KPa
T ( ºC ) P ( KPa )
100 101.35
T agua 119.60
105 120.82
Interpolando:
Lo cual es hallar la ecuación de larecta con los puntos (101.35 , 100) y (120.82 , 105)
T – T2 = m(P – P2) → m = (T2 – T1) / (P2 – P1) → m = (105 – 100) / (120.82 – 101.35) = 0.257
T – 105 = 0.257(P –120.82) → T = 0.257P – 31.05 + 105 → T = 0.257P + 73.95
Sustituyendo P = 119.60 KPa → T = 0.257 x 119.60 + 73.95 = 104.69 ºC
2-37 Un tanque rígido con un volumen de 2.5 m3contiene 5 kg de una mezcla de agua saturada líquida – vapor a 75 ºF. El agua se calienta lentamente. Determine la temperatura a la cual el liquido en el tanque se evaporará por completo. Muestre esquemáticamente el proceso en un diagrama T-v. respecto de las líneas de saturación.
R= 140.7 °C
2-37E Un tanque rígido con un volumen de 30 pies3contiene 1.5 lbm de una mezcla de agua líquida saturada yvapor de agua saturado a 190 ºF. Determine la masa del vapor saturado en estas condiciones. El agua se calienta lentamente. Determine la temperatura a la cual el líquido en el tanque está completamente evaporado. Muestre esquemáticamente el proceso en un diagrama T-v.
R= 228.4 °F
2-38 Un recipiente rígido contiene 2 Kg de refrigerante 12 a 900KPa y 80°C Determine el volumen del recipiente y...