Hoja 1

Hoja 1 de problemas (TERMOTECNIA, curso 2010-11, Prof. G.Navascués)
1. Estimar la temperatura y la cantidad de energía necesaria para evaporar 1 Kg de agua
líquida saturada en Gandía (Valencia) y en la cima de Teide (Canarias). Describir en un
diagrama T-v los resultados obtenidos. (Sol.: 101kPa, 100ºC, 64.93kPa, 87.4ºC)
2. Completar la tabla adjunta para el agua. Mostrar en un diagrama T-v, la posición de los
estados A, B, C y D junto con las correspondientes isotermas e isobaras.
Estado
T(ºC)
P(kPa)
v(m3/kg)
A
50
?
416
B
?
200
?
C
250
400
?
D
110
5000
?
(Sol.: A: 0.360kPa, gas ideal; B: 120.23ºC, 0.8853m3/kg; C: 0.5951m3/kg,
.001052m3/kg, líquido comprimido)
Fase
?
Vapor saturado
?
?
vapor; D:
3. ¿Puede expresarse la calidad como la razón entre el volumen de la fase de vapor saturado y
el volumen total?
4. Un tanque rígido con un volumen de 30 pies3 contiene 1.5 lbm de una mezcla de agua
líquida saturada y vapor 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. (Sol.: 0.31kg, 230 ºF)
3
5. El dispositivo de la figura contiene 0.10m de agua líquida y
0.90m3 de vapor de agua en equilibrio a 10MPa. Se transfiere
calor a presión constante hasta que la temperatura alcanza 350
ºC. a) ¿Cuál es la temperatura inicial del agua? b) Determine la
masa total el agua. c) Calcule el volumen final. d) Muestre
esquemáticamente el proceso en los diagramas P-v, T-v y p-T.
(Sol.: 311.06ºC, 119 kg, 2.7m3).
P
6. Se deja que vapor de agua sobrecalentada a 1MPa y 300 ºC se enfríe a volumen constante
hasta que l temperatura descienda a 150 ºC. En el estado final determine: a) la presión, b) la
calidad y c) la entalpía por unidad de masa. Muestre el proceso en los diagramas T-v, p-v y pT. (Sol.: 475.8kPa, 0.6556, 2018.KJ/Kg).
7. Sabiendo que la entalpía total, en el estado final, del problema anterior es de 4866kJ,
determínese la energía, entropía, masa y volúmenes totales, así como las contribuciones del
líquido saturado y el vapor saturado a cada una de ellas (Calcúlelo en algún caso y déjelo
indicado en los demás).
8. Un tanque de 1m3 que contiene aire a 25
ºC y 500 kPa se conecta, por medio de una
válvula, a otro tanque que contiene 5 kg de
aire a 35 ºC y 200 kPa. Después se abre la
válvula y se deja que el sistema alcance el
20º
equilibrio térmico con los alrededores que
están a 20 ºC. Determine el volumen del
segundo tanque y la presión de equilibrio final del aire. (Sol.: 2.211 m3, 284.1 kPa).
1m3
25ºC
500 kPa
5Kg
35ºC
200 kPa