1. Se determina la generación de entropía durante el flujo de vapor de agua a través de una válvula, desde 8 MPa y 400°C hasta 3 MPa. 2. Se calculan la temperatura y potencia de salida de una turbina adiabática por la que pasa vapor a 8 MPa y 800°C hasta 50 kPa con una eficiencia de 0.9. 3. Se calcula el cambio de entropía de CO2 en un tanque rígido aislado al aumentar la presión de 100 kPa a 120 kPa.

1. ENTROPIA
1. Por una válvulacirculavaporde agua a 8 MPa y 400ºC el cual esestranguladoenlaválvula
para salircon una presiónde 3 MPa. Durante un procesode flujopermanentedeterminela
generaciónde entropía para este procesoyverifiquesi satisface el principiode incrementode
entropía.(Desprecie laspérdidasde calorenlaválvulahacialosalrededores).
2. En una turbinaadiabáticaingresavapora 8 MPa y 800ºC con unarelaciónde flujode 3 kg/sy
sale a 50 kPa. La eficienciaisoentropica de laturbinaesde 0,90. Ignore lavariaciónde energía
cinéticadel vapor,determine a) temperaturade salidadel vaporde laturbina,yb) salidade
potenciade laturbina.
3. Un tanque rígido aisladode 1,5 m3
contiene 2,7kg de dióxidode carbonoa 100 kPa,después
una hélice efectúatrabajosobre el sistemahastaque lapresióndel tanque aumentaa120
kPa,determine el cambiode entropíadel dióxidode carbonodurante este procesoenkJ/K.
Supongacaloresespecíficosconstantes.
4. Un tanque rígidode 0,5 m3
contiene refrigerante134a a 200 kPa y una calidadde 40%,
despuésse le añade caloral refrigerante de unafuente a35ºC hasta que lapresiónaumentaa
400 kPa,determine a) cambiode entropíadel refrigerante, b) cambiode entropíatotal del
proceso.
5. Se comprime gas nitrógenode 80 kPay 27ºC hasta480 kPa mediante uncompresorde 10 kW,
determine latasade flujomásicodel nitrógenoenel compresorsi el procesoesisentrópico.
6. En un compresoradiabáticoentradióxidode carbonoa100 kPa y 300 K a una tasa de 2,2 kg/s
y sale a 600 kPay 450 K. Ignore loscambiosenlaenergíacinéticay determine laeficiencia
isentrópicadel compresor.
7. En una turbinaadiabáticaingresavapora 8 MPa y 500ºC con unarelaciónde flujomàsicode 3
kg/sy sale a 30 kPa,la eficienciaisentrópicade laturbinaesde 0,90. Ignore el cambiode la
energíacinéticadel vapory determinea) latemperaturaala salidade la turbina,yb) lasalida
de potenciade la turbina.
8. Se comprime aire desde 0,1 MPa y 27ºC hasta 0,35 MPa y 127ºC en unequipode flujo
estacionario,determinara) el cambiode entropíadel aire,enkJ/kg.K,b) si ocurre
transferenciade calorentre el aire yel ambiente a27ºC y el flujorecibe untrabajoigual a 170
kJ/kg,determineel cambiototal de entropíaparael procesoen conjuntoenkJ/kgK.
9. Agualíquidaa 200 kPa y 20°C se calientanenunacámara y se mezclaconvapor
sobrecalentadoa200 kPay 300°C. El agua líquidaentraa lacámara de mezclaa una tasa de
2,5 kg/s,y se estima quela cámara libera calor en el aire de los alrededoresa 25°C a razón de
600 kJ/min.Si la mezcla salede la cámara a 200 kPa y 60°C, determinea) la tasa de flujo

2. másico del vaporsobrecalentado y b) la tasa de generación de entropía duranteesteproceso
de mezcla.
10.En una turbinase expande vaporestable aunarelaciónde 25000 kg/h,ingresaa 8 MPa y
450°C y sale a 50 kPacomo vapor saturado.Si la potenciageneradaporlaturbinaesde 4 MW,
determine larapidezde generaciónde entropíaeneste proceso.Supongaque el medio
circundante estaa 25°C. Resp8,38kW/K
11.A una toberaadiabáticaentravapora 3 MPa y 400°C con una velocidadde 70 m/s ysale
a 2 MPa y 320 m/s.Si latobera tiene unárea de succiónde 7 cm2
,determine a) la
temperaturade salidayb) latasa de generaciónde entropíaparaeste proceso.
12.Un tanque rígido perfectamente aisladocontiene 4kgde una mezclade agua saturadade
líquido-vapora100 kPa.Al inicio,trescuartas partesde la masa estánenla fase liquida.
Despuésuncalentadorde resistenciaeléctricacolocadoenel tanque se enciende yfunciona
hasta que el líquidoenel tanque se evapora.Determine el cambiode entropíadel vapor
durante este proceso. Resp16,19 kJ/k.
13.Un dispositivoaisladode cilindro-émbolocontiene 5litrosde agua líquida saturadaa una
presiónconstante de 150 kPa.Un calentadorde resistenciaeléctricadentrodel cilindrose
activay transfiere 2200 kJ de energíaal vapor.Determine el cambiode entropíadel agua
durante este proceso,enkJ/K. Resp5,72kJ/K.
14.Un dispositivocilindro-émbolocontiene1,2kg de gas nitrógenoa 120 kPa y 27ºC. Despuésel
gas se comprime lentamenteenunprocesopolitrópicodurante el que PV1.3
=constante.El
procesofinalizacuandoel volumense reduce alamitad.Determine el cambiode entropíadel
nitrógenodurante este proceso.
15.Entra agua a la bombade una plantade energíade vaporcomo líquidosaturadoa 20 kPa,
con una relaciónde 45 kg/s y sale a 6 MPa. Ignore loscambiosenlasenergíascinéticay
potencial ysupongaque el procesoseareversible,determinelapotenciade entradaala
bomba.
16.Considere unaplantade energíade vapor que operaentre losnivelesde presiónde 10MPa y
20 kPa.El vapor entraa labomba comolíquidosaturadoy abandonala turbinacomovapor
saturado.Determine larazónentre el trabajoentregadoporlaturbinay el trabajoconsumido
por la bomba.Supongaque todoel cicloseareversible yque laspérdidastérmicasde la
bombay de laturbinaserándespreciables.
17.En una turbinaadiabáticaentravapora 6 MPa, 600ºC y 80 m/s y sale a 50kPa, 100ºC y 140
m/s.Si lapotenciade salidade la turbinaes8 MW, determine a) latasade flujomásicodel
vapor que fluye porlaturbinay b) la eficienciaadiabáticade laturbina. Respa) 8,25kg/s, b)
83,7%.

3. 18.En laseccióndel evaporadorde unacondicionadorde aire tipoventanaentraaire a 100 kPa y
27ºC con una tasa de flujovolumétricode 6 m3/min.El refrigerante 134a a 120 kPa con una
calidadde 0,3 entraal evaporadora una tasa de 2 kg/minysale comovapor saturadoa la
mismapresión.Determine latemperaturade salidadel aire ylatasa de generaciónde
entropíaen este proceso,supongaa) que lassuperficiesexterioresdelacondicionadorde aire
estánaisladasyb) que el calor se transfiere al evaporadordel acondicionadorde aire desde el
mediocircundante a32ºC a una tasa de 30 kJ/min.
19.Un dispositivocilindroémbolocontieneunamezclasaturadade agua a 100ºC. Durante un
procesoa volumenconstante, 700 kJde calorse transfierenal aire circulante que se encuentra
a 27ºC comoresultadose condensaparte del vaporde agua contenidoenel dispositivo.
Determine
a) El cambiode entropíadel agua
b) El cambiode entropíadurante el proceso
c) Si el procesoes reversible,irreversibleoimposible
20.Una turbinaproduce 2,25 MW a partir de un gastomásicode 2,50 kg/s.El vaporentra a
500ºC y 6 MPa y sale a 15 kPa.Calcúlese a) lapotenciamáximade salidayb) el rendimiento
isentrópicode laturbina.
21.Un sistemade refrigeracióncontiene uncompresoradiabáticoporel que circularefrigerante
134a. Las condicionesde entradason140 kPa y -10ºC y el estadode salidaes1,4 MPa y 80ºC.
Las variacionesde energíacinéticaypotencial sondespreciables,determine a) el rendimiento
adiabáticodel compresoryb) la potenciamínimarequeridaporel compresorsi larelaciónde
flujode masaes de 0,4 kg/s.
22.Una maquinatérmicarecibe calora una relaciónde 75 MJ/h de un hornoa 1300 K,
rechaza calorde desechode unrío a 290 K y tiene unapotenciade salidade 8 kW, determine
si esta maquinatérmicaviolaono lasegundaleyde latermodinámicaconbase a la
desigualdadde Clausiusycalcule larelaciónde generaciónde entropía.