Capítulo 07: Entropía

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 7-228C TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7-228C Considere el turbocargador de un motor de combustión interna. Los gases de escape entran a la turbina a 450 °C a una razón de 0.02 kg/s, y salen a 400 °C. El aire entra al compresor a 70…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 7-227C TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7-227C Usando software EES (u otro), determine la entrada de trabajo a un compresor de etapas múltiples para un conjunto dado de presiones de entrada y salida para cualquier número de etapas. Suponga que las relaciones de presión a…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 7-226C TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7-226C a) Fluye agua por una ducha de una manera estacionaria a una razón de 10 L/min. Un calentador eléctrico de resistencia colocado en el tubo de agua calienta el agua de 16 a 43 °C. Tomando la densidad…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 7-224C TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7-224C Un dispositivo de cilindro-émbolo aislado contiene inicialmente 0.02 m3 de vapor húmedo de agua con una calidad de 0.1 a 100 °C. Ahora se pone en el cilindro un poco de hielo a 18 °C. Si el cilindro…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 7-225C TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7-225C Considere una botella de 10 L en la que se ha hecho el vacío, rodeada por la atmósfera a 90 kPa y 27 °C. Ahora se abre una válvula en el cuello de la botella y se deja…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 7-223C TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7-223C Un recipiente rígido aislado de 5 m3 contiene aire a 500 kPa y 57 °C. Ahora se abre una válvula conectada al recipiente, y se deja escapar aire hasta que la presión interior cae a 200 kPa. La…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 7-222C TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7-222C Repita el problema 7-220 suponiendo que el émbolo está hecho de 5 kg de cobre, inicialmente a la temperatura promedio de los dos gases en ambos lados Solución: Solución 1: Canal         CONSULTA AQUÍ OTROS…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 7-221C TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7-221C Reconsidere el problema 7-220. Usando el software EES (u otro), compare los resultados para calores específicos constantes con los obtenidos usando los calores específicos variables incluidos en las funciones de EES Solución: Solución 1: Canal      …

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 7-220C TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7-220C Considere un cilindro horizontal rígido bien aislado dividido en dos compartimientos por un émbolo que tiene movimiento libre pero no permite que ningún gas se fugue al otro lado. Inicialmente, un lado del émbolo contiene 2 m3 de…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 7-219C TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7-219C Un cuarto bien sellado de 4 m 5 m 7 m se debe calentar mediante 1 500 kg de agua líquida contenida en un recipiente que está colocado en el cuarto. El cuarto pierde calor al aire exterior…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 7-218C TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7-218C Una casa solar pasiva que pierde calor al exterior a 3 °C a una tasa promedio de 50 000 kJ/h, se mantiene a 22 °C todo el tiempo durante una noche de invierno durante 10 h. La casa…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 7-217C TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7-217C Un recipiente rígido de 5 pies3 contiene inicialmente refrigerante 134a a 80 psia y calidad 100 por ciento. El recipiente está conectado por una válvula a una línea de suministro que lleva refrigerante 134a a 160 psia y…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 7-216C TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7-216C Reconsidere el problema 7-215. Usando software EES (u otro), investigue el efecto del estado del vapor a la entrada del calentador de agua de alimentación. Suponga que la entropía del vapor extraído es constante al valor para 1…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 7-215C TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7-215C En las grandes plantas termoeléctricas, el agua de alimentación se calienta con frecuencia en calentadores de tipo cerrado, que son básicamente intercambiadores de calor, mediante el vapor de agua extraído de la turbina en alguna etapa. El vapor…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 7-214C TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7-214C Un elemento calentador de resistencia eléctrica de 1 200 W con diámetro de 0.5 cm se introduce en 40 kg de agua inicialmente a 20 °C. Suponiendo que el recipiente de agua está bien aislado, determine cuánto tiempo…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 7-213C TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7-213C Se transfiere calor uniformemente a agua hirviente en la cacerola a través de su fondo plano a razón de 500 W. Si las temperaturas de las superficies interna y externa del fondo del recipiente son de 104 y…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 7-212C TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7-212C Dos recipientes rígidos están conectados por una válvula. El recipiente A está aislado y contiene 0.3 m3 de vapor de agua a 400 kPa y calidad de 60 por ciento. El recipiente B no está aislado y contiene…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 7-211C TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7-211C Se llenan recipientes de oxígeno comprimiendo el gas oxígeno, como se muestra en la figura. Un recipiente de 1 m3 inicialmente al vacío se va a llenar hasta 13 000 kPa mientras la temperatura del oxígeno en el…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 7-210C TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7-210C Para controlar la salida de potencia de una turbina isentrópica de vapor, se coloca una válvula reguladora en la línea de vapor que alimenta la entrada de la turbina, como se muestra en la figura. Se suministra a…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 7-209C TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7-209C Se expande aire en una turbina adiabática con eficiencia isentrópica de 90 por ciento, de un estado de entrada de 2 200 kPa y 300 °C a una presión de salida de 200 kPa. Calcule la temperatura de…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 7-208C TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7-208C Se expande aire en una turbina adiabática con eficiencia isentrópica de 85 por ciento, de un estado inicial de 2 200 kPa y 300 °C a una presión de salida de 200 kPa. Calcule la temperatura de salida…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 7-207C TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7-207C Usando los argumentos del problema 7-206, determine la energía total de explosión de una bebida enlatada de 0.35 L que explota a una presión de 1.2 MPa. ¿A cuántos kilogramos de TNT equivale esta energía de explosión? Solución:…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 7-206C TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7-206C La explosión de un recipiente de agua caliente en una escuela en Spencer, Oklahoma, en 1982, mató a 7 personas e hirió a otras 33. Aunque el número de tales explosiones ha disminuido drásticamente desde el desarrollo del…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 7-205C TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7-205C Reconsidere el problema 7-204. Usando software EES (u otro), determine las eficiencias isentrópicas para el compresor y la turbina. Luego use el EES para estudiar cómo la variación de la eficiencia del compresor en el rango de 0.6…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 7-204C TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7-204C Un compresor adiabático se va a accionar por una turbina adiabática de vapor directamente acoplada que también está impulsando un generador. El vapor de agua entra a la turbina a 12.5 MPa y 500 °C, a razón de…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 7-203C TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7-203C Refrigerante 134a a 100 kPa y 20 °C se comprime en un compresor adiabático de 1.3 kW a un estado de salida de 800 kPa y 60 °C. Despreciando los cambios en energías cinética y potencial, determine a)…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 7-202C TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7-202C Entra vapor de agua a una turbina adiabática de dos etapas a 8 MPa y 550 °C. Se expande en la primera etapa a una presión de 2 MPa. Luego se recalienta el vapor a presión constante a…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 7-201C TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7-201C Entra vapor de agua a 6 MPa y 500 °C a una turbina adiabática de dos etapas, a razón de 15 kg/s. Diez por ciento del vapor se extrae al final de la primera etapa a una presión…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 7-200C TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7-200C Entra aire a un compresor de dos etapas a 100 kPa y 27 °C y se comprime a 625 kPa. La relación de presión a través de cada etapa es la misma, y el aire se enfría a…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 7-199C TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7-199C Un compresor comprime de una manera estacionaria aire de 100 kPa y 17 °C a 700 kPa, a razón de 5 kg/min. Determine la entrada mínima de potencia necesaria si el proceso es a) adiabático y b) isotérmico.…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 7-198C TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7-198C En algunos sistemas de refrigeración se usa un tubo capilar adiabático para hacer caer la presión del refrigerante del nivel de condensador al nivel del evaporador. Entra R-134a al tubo capilar como líquido saturado a 50 °C, y…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 7-197C TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7-197C Usted va a expandir adiabáticamente un gas de 3 MPa y 300 °C a 80 kPa, en un dispositivo de cilindro-émbolo. ¿Cuál de las dos opciones —aire con una eficiencia de expansión isentrópica de 90 por ciento, o…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 7-196C TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7-196C Un inventor afirma haber inventado un dispositivo adiabático de flujo estacionario con una sola entrada-salida, que produce 100 kW cuando expande 1 kg/s de aire de 900 kPa y 300 °C a 100 kPa. ¿Es válida esta afirmación?…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 7-195C TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7-195C Refrigerante 134a a 600 kPa y 100 °C sufre una expansión reversible isotérmica a 200 kPa en un dispositivo de flujo estacionario con una entrada y una salida. Determine la potencia producida por este dispositivo y la tasa…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 7-194C TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7-194C Se comprimen adiabáticamente 3 kg de gas helio de 100 kPa y 27 °C a 900 kPa. Si la eficiencia de compresión isentrópica es de 80 por ciento, determine el suministro necesario de trabajo y la temperatura final…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 7-193C TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7-193C Un recipiente aislado que contiene 0.2 m3 de vapor de agua saturado a 350 kPa se conecta a un dispositivo de cilindro-émbolo aislado e inicialmente evacuado. La masa del émbolo es tal que se necesita una presión de…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 7-192C TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7-192C Entra aire a 500 kPa y 400 K a una tobera adiabática a una velocidad de 30 m/s, y sale a 300 kPa y 350 K. Usando calores específicos variables, determine a) la eficiencia isentrópica, b) la velocidad…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 7-191C TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7-191C Entra refrigerante 134a a un compresor como vapor saturado a 200 kPa y a una razón de 0.03 m3/s, y sale a 700 kPa. La entrada de potencia al compresor es de 10 kW. Si el entorno a…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 7-190C TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7-190C Se estrangula, de una manera estacionaria, el flujo de gas helio de 300 kPa y 50 °C. Se pierde calor del helio al entorno en la cantidad de 1.75 kJ/kg a 25 °C y 100 kPa. Si la…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 7-189C TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7-189C Un recipiente rígido de 0.8 m3 contiene bióxido de carbono (CO2) gaseoso a 250 K y 100 kPa. Ahora se enciende un calentador de resistencia eléctrica de 500 W colocado en el recipiente y se mantiene encendido durante…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 7-188C TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7-188C Un cilindro horizontal se separa en dos compartimientos mediante un émbolo adiabático sin fricción. Un lado contiene 0.2 m3 de nitrógeno y el otro lado contiene 0.1 kg de helio, ambos inicialmente a 20 °C y 95 kPa.…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 7-187C TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7-187C Un recipiente rígido contiene 3.2 kg de agua a 140 °C y 400 kPa. Ahora se aplica un trabajo de eje de 48 kJ sobre el sistema, y la temperatura final en el recipiente es de 80 °C.…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 7-186C TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7-186C un kilogramo de aire está en un dispositivo de cilindro-émbolo que puede intercambiar calor sólo con un depósito a 300 K. Inicialmente, este aire está a 100 kPa y 27 °C. Alguien afirma que el aire se puede…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 7-185C TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7-185C Un bloque de 100 lbm de un material sólido cuyo calor específico es 0.5 Btu/lbm · R está a 70 °F. Se calienta con 10 lbm de vapor de agua saturado que tiene una presión constante de 14.7…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 7-184C TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7-184C ¿Se puede comprimir adiabáticamente 1 lbm de aire a 20 psia y 100 °F en un sistema cerrado hasta 120 psia y un volumen de 3 pies3? Solución: Solución 1: Canal         CONSULTA AQUÍ OTROS…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 7-183C TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7-183C Se ha sugerido que se puede enfriar aire a 100 kPa y 25 °C comprimiéndolo primero adiabáticamente en un sistema cerrado hasta 1 000 kPa, y luego expandiéndolo adiabáticamente de nuevo a 100 kPa. ¿Es esto posible? Solución:…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 7-182C TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7-182C ¿Es posible enfriar y condensar R-134a hasta líquido saturado desde 1 000 kPa y 180 °C en un sistema cerrado que sufre un proceso isobárico reversible al intercambiar calor con un depósito isotérmico de energía a 100 °C?…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 7-181C TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7-181C ¿Cuál es la energía interna mínima que puede adquirir el R-134a cuando se le comprime adiabáticamente de 200 kPa y calidad de 85 por ciento a 800 kPa en un sistema cerrado? Solución: Solución 1: Canal    …

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 7-180C TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7-180C Calcule la razón de cambio de entropía de todos los componentes de un refrigerador que usa 10 kW de potencia, rechaza 14 kW de calor, y tiene un depósito de alta temperatura a 400 K, y un depósito…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 7-179C TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7-179C Un refrigerador con un coeficiente de desempeño de 4 transfiere calor de una región fría a 20 °C a una región caliente a 30 °C. Calcule el cambio total de entropía de las regiones cuando se transfiere 1…