Capítulo 12: Relaciones de propiedades termodinámicas

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 12-112 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 12-112 Se han hecho varios intentos de expresar las derivadas parciales de las propiedades termodinámicas más comunes de una manera compacta y sistemática en términos de propiedades mensurables. El trabajo de P. W. Bridgman es tal vez el más…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 12-111 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 12-111 Ha habido varios intentos de representar geométricamente las relaciones termodinámicas. La mejor de éstas es el cuadrado termodinámico de Koenig que se muestra en la figura. Hay una forma sistemática de obtener las cuatro relaciones de Maxwell, así…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 12-110 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 12-110 Considere la función z z(x, y). Escriba un ensayo sobre la interpretación física de la derivada ordinaria dz/dx y la derivada parcial (0z/0x)y. Explique cómo están relacionadas entre sí estas dos derivadas y cuándo se vuelven equivalentes. Solución:…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 12-109 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 12-109 Para un gas cuya ecuación de estado es P(v  b) RT, la diferencia de calores específicos cp  cv es igual a a) R b) R  b c) R  b d) 0 e) R(1 + v/b) Solución: Solución…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 12-108 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 12-108 Con base en los datos de las tablas del refrigerante 134a, el coeficiente de Joule-Thomson del refrigerante 134a a 0.8 MPa y 100 °C es aproximadamente a) 0 b) 5 °C/MPa c) 11 °C/MPa d) 8 °C/MPa e)…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 12-107 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 12-107 Con base en las cartas generalizadas, el error que se introduce en la entalpía del CO2 a 300 K y 5 MPa si se supone que es un gas ideal es a) 0% b) 9 % c) 16…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 12-106 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 12-106 Considere la curva de saturación líquido-vapor de una sustancia pura en el diagrama P-T. La magnitud de la pendiente de la línea tangente a esta curva a una temperatura T (en Kelvin), es a) proporcional a la entalpía…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 12-105 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 12-105 Una sustancia cuyo coeficiente de Joule-Thomson es negativo se estrangula a una presión más baja. Durante este proceso (elija la afirmación correcta) a) la temperatura de la sustancia aumentará. b) la temperatura de la sustancia disminuirá. c) la…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 12-104 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 12-104 Determine la eficiencia según la segunda ley del proceso de compresión descrito en el problema 12-103E. Tome T0 77 °F. Solución: Solución 1: Canal CONSULTA AQUÍ OTROS EJERCICIOS RESUELTOS DEL SOLUCIONARIO DEL LIBRO TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 12-103 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 12-103 Se comprime metano de 50 psia y 100 °F a 500 psia y 1 100 °F en un dispositivo de flujo estacionario. Calcule el cambio en la entropía específica del metano y el trabajo específico necesario para esta…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 12-102 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 12-102 Un dispositivo de cilindro-émbolo contiene metano, que se calienta, a una presión constante de 4 MPa, de 100 a 350 °C. Determine la transferencia de calor, el trabajo y el cambio de entropía por unidad de masa del…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 12-101 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 12-101 Refrigerante 134a sufre un proceso isotérmico a 40 °C de 2 a 0.1 MPa en un sistema cerrado. Determine el trabajo realizado por el refrigerante 134-a usando los datos tabulares (EES) y las cartas generalizadas, en kJ/kg. Solución:…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 12-100 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 12-100 La expansividad volumétrica del agua a 20 °C es b = 0.207  10–6 K–1. Tratando este valor como constante, determine el cambio en volumen de 0.5 m3 de agua al calentarse de 10 °C a 50 °C…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 12-99 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 12-99 Se va a comprimir metano, de manera adiabática y reversible, de 50 psia y 100 °F a 500 psia. Calcule el trabajo específico necesario para esta compresión, tratando el metano como gas ideal con calores específicos variables y…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 12-98 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 12-98 Un recipiente de almacenamiento adiabático de 0.2 m3 que inicialmente está al vacío, se conecta con una línea de suministro que lleva nitrógeno a 225 K y 10 MPa. Se abre una válvula y el nitrógeno fluye hacia…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 12-97 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 12-97 Reconsidere el problema 12-96. Usando el software EES (u otro), resuelva el problema suponiendo que el vapor de agua es el fluido de trabajo, usando el método de cartas generalizadas y datos de EES para el agua. Grafique…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 12-96 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 12-96 Entra gas argón a una turbina a 9 MPa y 800 K con una velocidad de 100 m/s y sale a 1.5 MPa y 450 K con una velocidad de 150 m/s, a razón de 3 kg/s. Se…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 12-95 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 12-95 Se estrangula vapor de agua de 4.5 MPa y 300 °C a 2.5 MPa. Estime el cambio de temperatura del vapor durante este proceso, y el coeficiente promedio de Joule-Thomson. Respuestas: 26.3 °C, 13.1 °C/MPa Solución: Solución 1:…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 12-94 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 12-94 Estime el cp del nitrógeno a 300 kPa y 400 K, usando a) la expresión del problema anterior y b) su definición. Compare sus resultados con el valor listado en la tabla A-2b). Solución: Solución 1: Canal CONSULTA…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 12-93 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 12-93 Considere un proceso infinitesimal reversible y adiabático de compresión o expansión. Tomando s s(P, v) y usando las relaciones de Maxwell, demuestre que para este proceso, Pvk constante, donde k es el exponente de expansión isentrópica definido como…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 12-92 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 12-92 Comenzando con mJT (1/cp) [T(0v/0T )p  v] y observando que Pv ZRT, donde Z Z(P, T ) es el factor de compresibilidad, demuestre que la posición de la curva de inversión del coeficiente de Joule-Thomson en el…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 12-91 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 12-91 Desarrolle expresiones para h, u, s°, Pr y vr para un gas ideal cuyo cp ° esta dado pordonde ai , n and Tr son constantes empíricas. Solución: Solución 1: Canal CONSULTA AQUÍ OTROS EJERCICIOS RESUELTOS DEL SOLUCIONARIO DEL…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 12-90 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 12-90 Para gases ideales, el desarrollo del calor específico a volumen constante da Pruebe esto usando las definiciones de temperatura y presión, T (0u/0s)v y P (0u/0v) Solución: Solución 1: Canal CONSULTA AQUÍ OTROS EJERCICIOS RESUELTOS DEL SOLUCIONARIO DEL…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 12-89 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 12-89 Para gases ideales, el desarrollo del calor específico a presión constante da 1 h P 2 T 0 Pruebe esto usando las definiciones de temperatura y presión T (0u/0s)v y P (0u/0v)s Solución: Solución 1: Canal CONSULTA AQUÍ…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 12-88 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 12-88 La temperatura y la presión se pueden definir como Usando estas definiciones, pruebe que para una sustancia simple compresible Solución: Solución 1: Canal CONSULTA AQUÍ OTROS EJERCICIOS RESUELTOS DEL SOLUCIONARIO DEL LIBRO TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 12-87 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 12-87 Demuestre que cv T a 0v 0T b s a 0P 0T bv y cp T a 0P 0T b s a 0v 0T b P Solución: Solución 1: Canal CONSULTA AQUÍ OTROS EJERCICIOS RESUELTOS DEL SOLUCIONARIO DEL…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 12-86 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 12-86 Para b 0, pruebe que en cada punto de una región de una sola fase de un diagrama h-s, la pendiente de una línea de presión constante (P constante) es mayor que la pendiente Solución: Solución 1: Canal…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 12-85 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 12-85 Usando la relación cíclica y la primera relación de Maxwell, deduzca las otras tres relaciones de Maxwell. Solución: Solución 1: Canal CONSULTA AQUÍ OTROS EJERCICIOS RESUELTOS DEL SOLUCIONARIO DEL LIBRO TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN ¿Te sirvió…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 12-84 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 12-84 Comenzando con la relación dh T ds + v dP, demuestre que la pendiente de una línea de presión constante en un diagrama h-s a) es constante en la región de saturación y b) aumenta con la temperatura…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 12-83 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 12-83 Un recipiente de volumen constante contiene dióxido de carbono, que se calienta de 100 °C y 1 MPa a 8 MPa. Determine la transferencia de calor y el cambio de entropía por unidad de masa del bióxido de…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 12-82 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 12-82 Un recipiente rígido bien aislado de 0.05 m3 contiene oxígeno a 175 K y 6 MPa. Se pone en marcha una rueda de paletas colocada en el tanque, y la temperatura del oxígeno se eleva a 225 K.…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 12-81 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 12-81 Determine la destrucción de exergía asociada con el proceso que se describe en el problema 12-79. Suponga que T0 30 °C. Solución: Solución 1: Canal CONSULTA AQUÍ OTROS EJERCICIOS RESUELTOS DEL SOLUCIONARIO DEL LIBRO TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 12-80 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 12-80  Reconsidere el problema 12-79. Usando el software EES (u otro), extienda el problema para comparar las soluciones con base en la suposición de gas ideal, datos de cartas generalizadas y datos reales de fluido. También extienda la solución…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 12-79 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 12-79 Se comprime propano isotérmicamente en un dispositivo de cilindro-émbolo, de 100 °C y 1 MPa a 4 MPa. Usando las cartas generalizadas, determine el trabajo realizado y la transferencia de calor por unidad de masa del propano. Solución:…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 12-78 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 12-78 Se expande oxígeno en una tobera, de manera adiabática y reversible, de 200 psia y 600 °F a 70 psia. Determine la velocidad a la que sale el oxígeno de la tobera, suponiendo que entra con velocidad despreciable,…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 12-77 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 12-77 solucion problema 12-1 termodinamica cengel y boles Solución: Solución 1: Canal CONSULTA AQUÍ OTROS EJERCICIOS RESUELTOS DEL SOLUCIONARIO DEL LIBRO TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN ¿Te sirvió el ejercicio? Compártelo ¿Tienes Dudas u otra solución que agregar?…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 12-76 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 12-76 Se comprime adiabáticamente metano en un compresor de flujo estacionario, de 0.8 MPa y 10 °C a 6 MPa y 175 °C, a razón de 0.2 kg/s. Usando las cartas generalizadas, determine la entrada necesaria de potencia al…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 12-75 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 12-75 Se expande vapor de agua de 1.000 kPa y 600 °C a 500 kPa y 400 °C. Calcule el cambio en la entropía y la entalpía específicas de este vapor de agua usando las cartas de desviación y…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 12-74 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 12-74 Se expande vapor de agua de 3.000 psia y 1.500 °F a 1.000 psia y 1.000 °F. Calcule el cambio en la entropía específica y la entalpía específica de este vapor de agua usando a) las cartas de…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 12-73 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 12-73 Vapor saturado de agua a 500 °F se expande manteniendo su presión constante, hasta que su temperatura es de 1 000 °F. Calcule el cambio en la entalpía y entropía específicas usando a) las cartas de desviación y…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 12-72 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 12-72 Determine el cambio de entalpía y el cambio de entropía del nitrógeno por unidad molar cuando sufre un cambio de estado de 225 K y 6 MPa a 320 K y 12 MPa, a) suponiendo comportamiento de gas…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 12-71 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 12-71 ¿Cuál es el error que se introduce en a) la entalpía y b) la energía interna del CO2 a 350 K y 10 MPa si se supone que es un gas ideal? Respuestas: a) 50 por ciento, b)…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 12-70 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 12-70 ¿Por qué la carta generalizada de desviación de entalpía se prepara usando PR y TR como parámetros en vez de P y T? Solución: Solución 1: Canal CONSULTA AQUÍ OTROS EJERCICIOS RESUELTOS DEL SOLUCIONARIO DEL LIBRO TERMODINÁMICA CENGEL…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 12-69 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 12-69 En la carta generalizada de desviación de entalpía, los valores normalizados de desviación de entalpía parecen tender a cero cuando la presión reducida PR tiende a cero. ¿Cómo explica usted este comportamiento? Solución: Solución 1: Canal CONSULTA AQUÍ…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 12-68 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 12-68 ¿Qué es la desviación de entalpía? Solución: Solución 1: Canal CONSULTA AQUÍ OTROS EJERCICIOS RESUELTOS DEL SOLUCIONARIO DEL LIBRO TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN ¿Te sirvió el ejercicio? Compártelo ¿Tienes Dudas u otra solución que agregar? Comenta…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 12-67 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 12-67 ¿Cuál es la ecuación de estado más general para la cual el coeficiente de Joule-Thomson es siempre cero? Solución: Solución 1: Canal CONSULTA AQUÍ OTROS EJERCICIOS RESUELTOS DEL SOLUCIONARIO DEL LIBRO TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN ¿Te…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 12-66 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 12-66 Demuestre que el coeficiente de Joule-Thomson está dado por Solución: Solución 1: Canal CONSULTA AQUÍ OTROS EJERCICIOS RESUELTOS DEL SOLUCIONARIO DEL LIBRO TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN ¿Te sirvió el ejercicio? Compártelo ¿Tienes Dudas u otra solución…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 12-65 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 12-65 La ecuación de estado de un gas está dada por v RT P bP T2 , donde b es una constante. Use esta ecuación de estado para deducir una ecuación para la línea de inversión del coeficiente de…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 12-64 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 12-64 Estime el coeficiente de Joule-Thomson del refrigerante 134a a 200 kPa y 90 °C. Solución: Solución 1: Canal CONSULTA AQUÍ OTROS EJERCICIOS RESUELTOS DEL SOLUCIONARIO DEL LIBRO TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN ¿Te sirvió el ejercicio? Compártelo…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 12-63 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 12-63 Estime el coeficiente de Joule-Thomson para refrigerante 134a a 40 psia y 60 °F. Respuesta: 0.322 R/psia Solución: Solución 1: Canal CONSULTA AQUÍ OTROS EJERCICIOS RESUELTOS DEL SOLUCIONARIO DEL LIBRO TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN ¿Te sirvió…