Ejercicios termodinamica

1. Ejercicios Termodinámica
Un cilindro provisto de un pistón sin fricción como se indica en la figura, contiene
vapor de agua. La masa del vapor es de 0.45 kgm y el área del pistón 0.19 m2.
En el estado inicial el vapor está a 110 °C, con una fracción másica del 90 % y
el resorte toca simplemente el pistón sin ejercer ninguna fuerza sobre él. A
continuación se transmite calor al sistema y el pistón empieza a subir. Durante
este proceso la fuerza resistente del resorte es proporción a la distancia
recorrida, y la constante de la de fuerza del mismo es de 8.9 kg/cm, realice las
siguientes actividades:
a) Establezca la red de solución
b) Calcule la presión cuando la temperatura sea de 160°C.
c) Determine la cantidad de calor transmitida al sistema
d) Dibuje el diagrama presión-volumen correspondiente
e) Determine el trabajo desarrollado por el sistema
f) Haga tres conclusiones sobre el lugar de ubicación del resorte
Datos:
𝑇1 = 110℃
𝑋1 = 0.90
𝑃1 = 143.38 𝐾𝑃𝑎
𝑇2 = 160℃

2. 𝐾 = 8.9
𝑘𝑔
𝑐𝑚
∗ (9.8)
𝑚
𝑠2 = 87.22
𝑁
𝑐𝑚
Redde solución
𝑊𝑝 = 𝐸𝑣
𝑊𝑝 = 𝑃𝑠𝑎𝑡 ∗ 𝐴𝑝
𝑊𝑝 = 143.38 ∗ 103
𝑁
𝑚2 ∗ (0.19) 𝑚2
𝑊𝑝 = 27142.2 𝑁
𝑃2 =
87.22
𝑁
𝑐𝑚
(8.9𝑐𝑚) + 27242.2𝑁
0.19𝑚2 = 147465.56 𝑃𝑎 = 147.46 𝐾𝑃𝑎
𝑣1 = 𝑣𝑓1 + 𝑥1 𝑣𝑓𝑔1
𝑣1 = 0.001052
𝑚3
𝑘𝑔
+ 0.9(1.2094 − 0.001052)
𝑚3
𝑘𝑔
𝑣1 = 1.08
𝑚3
𝑘𝑔
𝑉1 = 𝑣1 𝑚
𝑉1 = 1.08
𝑚3
𝑘𝑔
(0.5𝑘𝑔)
𝑉1 = 0.54 𝑚3
𝑉2 = 𝑉1 + 𝐴𝑝 ∗ ∆𝑍
𝑉2 = 0.54 𝑚3 + 0.19𝑚2 ∗ 0.089𝑚
𝑉2 = 0.56𝑚3
𝑣2 =
𝑉2
𝑚
𝑣2 =
0.56𝑚3
0.5𝑘𝑔
𝑣2 = 1.12
𝑚3
𝑘𝑔

3. 𝑣𝑔 = 1.1813
𝑚3
𝑘𝑔
𝑣𝑓 = 0.001052
𝑚3
𝑘𝑔
𝑥 =
𝑣2 − 𝑣𝑓2
𝑣𝑓𝑔2
𝑥 =
1.12
𝑚3
𝑘𝑔
− 0.001052
𝑚3
𝑘𝑔
𝑔 = 1.1813
𝑚3
𝑘𝑔
− 0.001052
𝑚3
𝑘𝑔
𝑥2 = 0.94
ℎ𝑓2 = 464.82
𝐾𝐽
𝑘𝑔

4. ℎ𝑓2 = 2227.48
𝐾𝐽
𝑘𝑔
fgf hxhh 111 
)7.2229(90.042.461 h
15.2468h
fgf hxhh 222 
)483.2227(94.081.4041 h
64.255582 h
)( 2121 hhmQ 
)15.246864.2258(5.021 Q
245.4521 Q
Diagrama presiónvolumen

5. Áreasbajola curva= trabajo
𝐴1 = 𝑙 ∗ 𝑙
𝐴1 = (0.56 − 0.54) 𝑚3 ∗ (143.38)
𝑁
𝑚2
𝐴1 = 2.86 𝐽
𝐴2 =
𝐵ℎ
2
𝐴2 =
(0.56 − 0.54) 𝑚3(147.46 − 143.38)
𝑁
𝑚2
2
𝐴2 = 0.0408𝐽
𝑊1−2 = 𝐴1 + 𝐴2
𝑊1−2 = 2.86 𝐽 + 0.0408𝐽
𝑊1−2 = 2.9𝐽
CONCLUCIONES
1. Si colocamos el resorte al lado izquierda de la pared en el momento de
aplicar la presión, el resorte únicamente ejercerá fuerza a un lado del
pistón por ende haciendo que haya fuga de gas del sistema.
2. Si colocamos el resorte al lado derecho de la pared del cilindro el resorte
no pobra ejercer ninguna fuerza hacia abajo debido a la fuerza ejercida
por la presión y por ende al resolver el ejercicio no de debería considerar
la constante ya que no está afectando en nada al sistema.
3. Al colocar el resorte en el centro del pistón y fijada a la parte superior del
pistón ejercerá una fuerza hacia abajo ene le momento de que se aplique
la fuerza ocasionada por la presión dentro del sistema