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TALLER DE REPASO PREPARATORIO PARA EL PRIMER PARCIAL 1. El vapor de agua a 400 °C tiene un volumen específico de 0.02 m3/kg. Determine la presión del vapor de agua de acuerdo con a) la ecuación del gas ideal, b) la carta de compresibilidad generalizada y c) las tablas de vapor. Respuestas: a) 15,529 kPa, b) 12,500 kPa, c) 12,515 kPa 2. Un recipiente de 20 m3 contiene nitrógeno a 23 °C y 600 kPa. Se deja escapar algo del nitrógeno, hasta que la presión en el recipiente baja a 400 kPa. Si en ese momento la temperatura es 20 °C, determine la cantidad de nitrógeno que ha escapado. Respuesta: 44.6 kg 3. Un kilogramo de refrigerante 134a llena un recipiente rígido de 0.090 m3, a una temperatura inicial de -40 °C. A continuación se calienta el recipiente hasta que la presión es 280 kPa. Calcule la presión inicial y la temperatura final. Respuestas: 51.25 kPa, 50 °C 4. Determine el volumen específico de nitrógeno gaseoso a 10 MPa y 150 K, usando a) la ecuación del gas ideal y b) la carta de compresibilidad generalizada. Compare estos resultados con el valor experimental de 0.002388 m3/kg, y determine el error que se comete en cada caso. Respuestas: a) 0.004452 m3/kg, 86.%; b) 0.002404 m3/kg, 0.7% 5. Un recipiente de 1 m3 con aire a 25 °C y 500 kPa, se conecta con otro recipiente que contiene 5 kg de aire a 35 °C y 200 kPa, a través de una válvula. La válvula se abre y se deja que todo el sistema llegue al equilibrio térmico con los alrededores, que están a 20 °C. Determine el volumen del segundo recipiente y la presión final de equilibrio del aire. Respuestas: 2.21 m3, 284.1 kPa 6. Un globo esférico de 9 m de diámetro se llena con helio a 27 °C y 200 kPa. Determine la cantidad de moles y la masa del helio en el globo. Respuestas: 30.6 kmol, 123 kg 7. Un recipiente rígido de 0.3 m3 contiene, al principio, un vapor húmedo de agua, a 150 °C. Entonces se calienta el agua hasta que llega al estado de punto crítico. Calcule la masa del agua líquida y el volumen que ocupa el líquido en el estado inicial. Respuestas: 96.10 kg, 0.105 m3 8. En un principio, 100 g de refrigerante 134a llenan un dispositivo de cilindro-émbolo con carga constante, a 60 kPa y 20 °C. A continuación se calienta el dispositivo hasta que su temperatura es 100 °C. Determine el cambio en el volumen del dispositivo como resultado del calentamiento.

Respuesta: 0.0168 m3 9. Un recipiente rígido de 0.3 m3 contiene, al principio, un vapor húmedo de agua, a 150 °C. Entonces se calienta el agua hasta que llega al estado de punto crítico. Calcule la masa del agua líquida y el volumen que ocupa el líquido en el estado inicial. Respuestas: 96.10 kg, 0.105 m3 10. Un recipiente rígido de 1.8 m3 de volumen contiene 15 kg de un vapor húmedo de agua a 90 °C. Entonces, se calienta lentamente el agua. Determine la temperatura a la cual el líquido, que forma parte del vapor húmedo, en el recipiente se evapora por completo. También describa el proceso en un diagrama de T-v con respecto a las líneas de saturación. Respuesta: 202.9 °C 11. Se deja enfriar vapor de agua a 180 psia y 500 °F, a volumen constante, hasta que la temperatura baja a 250 °F. En el estado final, calcule a) la presión, b) la calidad y c) la entalpía. También muestre el proceso en un diagrama T-v con respecto a las líneas de saturación. Respuestas: a) 29.84 psia, b) 0.219, c) 426.0 Btu/lb 12. Un dispositivo de cilindro-émbolo cargado por resorte se llena inicialmente con 0.2 lb de una mezcla de líquido y vapor de refrigerante 134a cuya temperatura es –30°F, y cuya calidad es 80%. La constante de rigidez del resorte es 37 lb-f/in, y el diámetro del pistón es 12 in. El refrigerante 134a experimenta un proceso que aumenta su volumen en 4_%. Calcule la temperatura final y la entalpía final del refrigerante 134a.

Respuestas: 81.5 °F, 120 Btu/lb. 13. Una libra de agua llena un dispositivo cilindro-émbolo de peso conocido de 2.4264 ft3, a una temperatura de 600 °F. El dispositivo cilindro-émbolo se enfría ahora hasta que su temperatura es 200 °F. Determine la presión final del agua, en psia, y el volumen en pies cúbicos. Respuestas: 250 psia, 0.01663 ft3. 14. Un recipiente de 0.5 m3 contiene 10 kg de refrigerante 134a a –20 °C. Determine a) la presión, b) la energía interna total y c) el volumen ocupado por la fase líquida. Respuestas: a) 132.82 kPa, b) 904.2 kJ, c) 0.00489 m3