Sustancias Puras 3

Ejemplo Calentamiento del amoniaco a presión constante Un conjunto de pistón-cilindro vertical que contiene 0.1 lb de amoníaco, inicialmente un vapor saturado, se coloca en un recipiente de plato caliente. Debido al peso del pistón y la presión atmosférica circundante, la presión del amoníaco es de 20 lbf / in. 2 El calentamiento ocurre lentamente, y el amoníaco se expande a presión constante hasta que la temperatura final es 77 ° F. Muestre los estados inicial y final en los diagramas T – v y P– V, y determine a) El volumen ocupado por el amoníaco en cada estado final, en pies3 b) El trabajo para el proceso, en Btu.

Solución Conocido: El amoníaco se calienta a presión constante en un conjunto de pistón-cilindro vertical desde el estado del vapor saturado una temperatura final conocida Pide: Muestre los estados inicial y final en los diagramas T – v y P– v, y determine el volumen en cada estado final y el trabajo para el proceso. Modelo de Ingeniería: 1. El amoniaco está en un sistema cerrado. 2. Estados 1 y 2 son estados en equilibrio. 3. El proceso ocurre a presión constante. 4. El pistón realiza trabajo

Diagrama T-v

GRACIAS POR SU ATENCIÓN Bibliografía Cengel A. Yunus, Boles Michael A. (2012). Termodinámica. México: McGrawHill. Moran M,Shapiro H, Boettner D,Bailey M. (2011). Fundamentals of Engineering Thermodynamics. United States of America: Wiley.

• Análisis: El estado inicial es una condición de vapor saturado a 20 lbf / in. 2 Dado que el proceso se produce a presión constante, el estado final se encuentra en la región de vapor sobrecalentado y se fija mediante 𝑝2 = 20 𝑙𝑏/𝑝𝑢𝑙2 y 𝑇2 = 77°𝐹.Los estados iniciales y finales se muestran en los diagramas T – v y P– v . Los volúmenes ocupados por el amoníaco en los estados 1 y 2 se obtienen utilizando la masa dada y los respectivos volúmenes específicos. De la Tabla A-15E en 𝑝1 = 20 𝑙𝑏𝑓/𝑖𝑛2 , y correspondiente a Sat. en la columna de temperatura, obtenemos y 𝑣1 = 𝑣𝑔 = 13.497 ft 3 / lb

𝑉1 = 𝑚𝑣1 = (0.1𝑙𝑏)(13.497𝑓𝑡 3 /𝑙𝑏) 𝑉1 = 1.35 𝑓𝑡 3 Para determinar 𝑣2 debemos interpolar en la Tabla A-15E a 𝑝2 = 20 𝑙𝑏𝑓/𝑖𝑛2 y 𝑇2 = 77°𝐹

Entonces 𝑉2 = 𝑚𝑣2 = 0.1 𝑙𝑏

𝑓𝑡 3 16.67 𝑙𝑏

= 1.67𝑓𝑡 3

En este caso, el trabajo puede evaluarse utilizando la presión constante 𝑉2

𝑊 = න 𝑝𝑑𝑉 = 𝑝(𝑉2 − 𝑉1 ) 𝑉1