Este documento presenta 12 problemas de termodinámica que involucran transformaciones de agua entre sus estados líquido y vapor. Los problemas cubren temas como calidad, presión, temperatura, cantidad de calor, trabajo y la representación gráfica de las transformaciones en diagramas de Andrews y presión-temperatura.

1. Termodinámica
Práctico 1
1. En el interior de un tanque herméticamente cerrado se tiene líquido y vapor a una
presión P=1,4 kgf/cm2 con una calidad de 30%. Se calienta muy lentamente el agua
hasta que su calidad se triplica. Determinar el estado termodinámico final (P, T, v)
2. Un recipiente herméticamente cerrado de 900 litros de capacidad, contiene en su
interior agua a una temperatura de 54ºC, se calienta muy lentamente el agua hasta
que su presión es de 0,5 kgf/cm2. Si la masa del sistema es de 400 g; determinar:
a) La calidad inicial de la sustancia.
b) El porcentaje de vapor en volumen inicial.
c) El porcentaje de vapor en volumen final.
d) La calidad final.
e) Graficar la transformación en un diagrama de Andrews.
f) Graficar la transformación en un diagrama Presión vs. Temperatura.
3. Una olla de presión herméticamente cerrada contiene agua que se encuentra a una
temperatura de 427ºC y una presión de 15,47 kgf/cm2. Se enfría muy lentamente el
agua hasta que su temperatura es de 38ºC. Si la olla tiene una capacidad de 0,2 m3,
determinar:
a) La cantidad de masa de vapor que se encuentra en el interior de la olla.
b) La calidad final, masa de vapor final y la masa de líquido final.
c) Determinar la presión necesaria para convertir el vapor recalentado (inicial) en
vapor saturado seco.
d) Graficar la transformación en un diagrama de Andrews.
e) Graficar la transformación en un diagrama Presión vs. Temperatura.
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2. 4. Un tanque herméticamente cerrado contiene en su interior agua a una temperatura de
140ºC y una calidad de 83%. El tanque en la parte superior dispone de una válvula la
misma que sólo se abre a 5,2 kgf/cm2. Si se calienta el agua muy lentamente hasta
que se produce escape de vapor, determinar:
a) La calidad final.
b) La temperatura final.
c) Graficar la transformación en un diagrama de Andrews.
d) Graficar la transformación en un diagrama Presión vs. Temperatura.
5. Un cilindro con un émbolo contiene 1,82 kg de agua sometido a una presión de 7
kgf/cm2 y a una temperatura de 27ºC, se calienta muy lentamente el agua hasta que
su calidad es de 97%. Determinar:
a) El volumen final
b) El trabajo neto
c) Graficar la transformación en un diagrama de Andrews.
d) Graficar la transformación en un diagrama Presión vs. Temperatura.
6. Un dispositivo cilindro pistón contiene en su interior 10 litros de agua con una calidad
de 5% a una temperatura de 132ºC. Detrás del émbolo se tiene un resorte que
inicialmente no ejerce fuerza alguna sobre el émbolo (es decir está totalmente
extendido). Se calienta muy lentamente el agua hasta que el émbolo se desplaza 30
cm; la fuerza ejercida por el resorte es directamente proporcional al desplazamiento
del émbolo y la constante k (del resorte) es igual a 10 kgf/cm, determinar:
a) Presión final.
b) Trabajo neto.
c) Graficar la transformación en un diagrama de Andrews.
d) Graficar la transformación en un diagrama Presión vs. Temperatura.
La distancia entre el pistón y la base inferior del cilindro es de 50 cm.
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3. 7. Tomando en cuenta los datos del problema 2, determinar la cantidad de calor
entregado al agua.
8. Tomando en cuenta los datos del problema 4, determinar la cantidad de calor
necesario para que se produzca escape de vapor (un poco solamente).
9. Tomando en cuenta los datos del problema 5, determinar la cantidad de calor
suministrado.
10. Tomando en cuenta los datos del problema 6, determinar la cantidad de calor
suministrado al sistema.
11. Tomando en cuenta los datos del problema 3, determinar la cantidad de calor cedido
por el agua.
12. Un radiador de un sistema de calefacción por vapor tiene un volumen de 20 litros.
Cuando tal radiador está lleno de vapor saturado seco a una presión de 1,4 kgf/cm 2,
se cierran todas sus válvulas. ¿Cuánto calor se habrá transmitido a la habitación
cuando la presión es de 0,7 kgf/cm2? Graficar.
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