termodinámica aplicada

Termodinámica Aplicada

Universidad Nacional de Educación a Distancia
Escuela Técnica Superior de Ingenieros Industriales
Departamento de Ingeniería Energética

INTRODUCCIÓN
TERMODINÁMICA
A LA ENERGÍA TÉRMICA
APLICADA
I.T.I. Electrónica Industrial (621110) I.T.I. Mecánica (631112)
I.T.I. Electricidad (641114)

TEMA 3: PROPIEDADES DE UNA
SUSTANCIA PURA.
Ejercicios Propuestos:Enunciados

1.- Una mezcla líquido – vapor de agua se mantiene en un recipiente rígido a 60˚C. El
sistema se calienta hasta que su estado final es el punto crítico.
Determínense:
a) la calidad (o título) inicial de la mezcla líquido – vapor
b) la relación inicial entre los volúmenes ocupados por las fases líquido y vapor.
Solución:
a)
b)

x1 = 2,787·10 −4

Vf 1
Vg1

= 0,4757Enunciados (Tema 3)

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Termodinámica Aplicada

2.- Un recipiente rígido contiene vapor de agua a 15 bar y a una temperatura
desconocida. Cuando el vapor se enfría hasta 180˚C, éste comienza a condensar.
Estímense:
a) la temperatura inicial, en grados Celsius;
b) la variación en la energía interna, en kJ/kg.

Solución:
a) T1 = 372,8 ˚C
b) u2 –u1 = -322 kJ/kg

3.- Un depósito rígido,cuyo volumen interior es de 8,00 L, contiene refrigerante 134a a
200 kPa en forma de una mezcla líquido – vapor con una calidad del 20,00%.
Determínense:
a) la masa de vapor inicialmente presente;
b) la fracción del volumen total ocupado inicialmente por el líquido.

Solución:
a) mg = 0,0780 kg
b)

Vf
V

= 0,0294

4.- Un recipiente rígido contiene inicialmente agua con un volumenespecífico de 1,694
m3/kg a 0,3000 bar, suministrándose calor hasta que se alcanza una presión de 1,000
bar.
Determínense:
a) el título o calidad inicial de la mezcla líquido – vapor;
b) las variaciones en la energía interna y en la entalpía del agua, en kJ/kg.

NOTA: Represéntese, esquemáticamente, el proceso en un diagrama P-v.
Solución:
a)

x1 = 0,3238

b) ∆u = 1.511,2 kJ / kg

∆h= 1.629,7 kJ / kg

Enunciados (Tema 3)

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Termodinámica Aplicada

5.- Una cierta cantidad de agua, que se encuentra inicialmente a 10 bar y cuyo volumen
específico inicial es de 0,02645 m3/kg, experimenta una expansión isobárica hasta
0,2060 m3/kg.
Determínense:
a) las temperaturas inicial y final del agua;
b) las variaciones en su energía interna y entalpía específicas, enkJ/kg.

NOTA: Represéntese, esquemáticamente, el proceso en un diagrama P-v.
Solución:
a) T1 = 179,9°C

T2 = 200°C
b) ∆u = 1.631,0 kJ / kg

∆h = 1.811,6 kJ / kg
6.- Una cierta masa de refrigerante 134a experimenta un proceso isotermo a 40˚C. La
presión inicial es de 4,0 bar y el volumen específico final de 0,010 m3/kg.
Determínense:
a) la presión final, en bar;
b) las variaciones ensu energía interna y entalpía específicas, en kJ/kg.

NOTA: Represéntese, esquemáticamente, el proceso en un diagrama P-v.
Solución:
a) P2 = 10,16 bar
b) ∆u = −190 kJ / kg

∆h = −200 kJ / kg

Enunciados (Tema 3)

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Termodinámica Aplicada

7.- Se considera un cilindro fijo y rígido, de paredes metálicas, provisto de un pistón
también rígido y que puede desplazarse en elinterior del cilindro con rozamiento
despreciable. El cilindro contiene una cierta cantidad de agua, que inicialmente, a la
presión de 1,0 MPa, ocupa un volumen de 1.234 cm3, siendo el volumen específico inicial
de 0,2678 m3/kg. El agua se comprime a presión constante, según un proceso
cuasiestático, hasta que se convierte en vapor saturado.
Hállense:
a) Las temperaturas inicial y final, engrados Celsius.
b) Las variaciones en la energía interna y entalpía, en kJ.
c) El trabajo desarrollado y el calor absorbido, en kJ.

NOTA: Represéntese, esquemáticamente, el proceso en un diagrama P-v.

Solución:
a) T1 = 320°C

T2 = 179,9°C
b) ∆U = −1,117 kJ

∆H = −1,455 kJ
c)

Q = −1,455 kJ
W = 0,338 kJ

8.- Un tanque de paredes rígidas, cuyo volumen interior es de 2.560 L,...