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ACTIVIDAD FASE 2

TERMODINÁMICA

EYDER ANDRES MURILLO GUEVARA

CÓDIGO: 1.114.455.998

GRUPO NO. 201015_62

RUBEN DARIO MUNERA TANGARIFE TUTOR DE CURSO

UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD

ESCUELA DE CIENCIAS AGRÍCOLAS, PECUARIAS Y DEL MEDIO AMBIENTE

ARBIL DE 2016

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ACTIVIDAD 1: INDIVIDUAL _EJERCICIOS

1. Una turbina adiabática se alimenta mediante 7,0 kg/s de vapor sobrecalentado a 400 ºC y

10 MPa. El vapor sale a 75 kPa y con una calidad del 90%. Si se desprecian los cambios

de energía cinética y de energía potencial, determine la potencia de la turbina.

Datos:

Presión (P1):10 MPa

Presión (P2): 75 kPa

Temperatura (T1): 400°C

Masa (M): 7,0kg/s

Solución:

Ya que no se consideran los cambios de energía cinética ni de energía potencial, además la turbina es adiabática, lo que significa que no hay transferencia de calor, por lo tanto: Datos obtenidos del software Propagua

Estado Presión

푘푃푎 Temperatura ºC Entalpía, 풌푱

풌품

Entrada vapor Sobrecalentado 10.000 400 3.100

Salida vapor húmedo x=0.90 75 167.8 2.559 Formula de potencia para este proceso adiabático, donde no se consideran la energía cinética ni potencias.

−푊 = 푚 ∗ (ℎ − ℎ ) Se remplaza los valores:

−푊 = 푚 ∗ (ℎ − ℎ ) = − 7.0푘푔푠

(2559− 3100)푘퐽푘푔 = 3787 푘푊

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2. Calcule el trabajo realizado y el volumen final luego de un proceso isotérmico donde la

entropía de 0,2 kmol de aire aumenta en 3,6 kJ/K si la presión inicial es 600 kPa y la

temperatura 400 K.

Ya que es un proceso isotérmico, entonces la variación de la energía interna es cero, por lo tanto,

todo el color suministrado se transforma en trabajo:

∆푆 = 푛푅퐿푛푉푉 푦 푊 = 푛푅퐿푛

푉푉 → 푊 = 푇∆푆

Por lo tanto, el trabajo será:

푊 = (400퐾) 3.6퐾퐽퐾 = 1440퐾퐽

푉 =(0.2푘푚표푙)(8.314 푘푃.푚

푘푚표푙퐾 (400퐾)

600푘푃푎 = 1.11푚

El volumen final será:

. 푉 = 푉 푒∆푆

= (1.11푚 )푒. /

( . )( . / . ) = 9.67푚

3. ¿Qué relación existe entre la humedad relativa del aire atmosférico y la diferencia entre

las temperaturas de bulbo seco y de bulbo húmedo?

La humedad relativa del aire atmosférico, HR [%], es la proporción de vapor de agua real en el

aire comparada con la cantidad de vapor de agua necesaria para la saturación a la temperatura

correspondiente. Indica qué tan cerca está el aire de la saturación, se mide en porcentaje entre 0 y

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100, donde el 0% significa aire completamente seco y 100% aire saturado. Su relación con la

diferencia entre la temperatura de bulbo seco y de bulbo húmedo, es que estos últimos se emplea

para medir la temperatura de la humedad relativa del aire atmosférico. La temperatura de bulbo

seco, corresponde a la temperatura ambiente, la que se mide habitualmente con un termómetro de

mercurio. Mientras que para medir la temperatura de bulbo húmedo se usa el mismo tipo de

termómetro, pero se realiza la siguiente operación. Se rodea el bulbo del termómetro con una tela

humedecida. El aire circulante en la atmósfera choca con el algodón humedecido y evapora parte

del agua. Al evaporarse el agua se absorbe calor latente y esto se logra quitándole calor al bulbo

del termómetro. Entonces la temperatura del termómetro desciende continuamente hasta que el

aire de los alrededores se satura, es decir, no admite más agua. Así la temperatura permanece en

un valor fijo que se denomina temperatura del bulbo húmedo.

4. La entropía es una propiedad que se define solo para transformaciones reversibles. Entonces,

¿qué método se utiliza para determinar el cambio de entropía en un proceso irreversible?

Como el cambio de entropía se define sólo para procesos reversibles, en caso de querer

determinar el cambio de entropía en un proceso irreversible se debe acudir a establecer una

secuencia de procesos reversibles que sean equivalentes al proceso reversible. Luís Evaristo

Ayuso Martínez (2005).

Por ejemplo, considere un cambio de fase a condiciones que no sean las de equilibrio, digamos la

fusión del hielo a la presión de una atmósfera, pero una temperatura diferente a 0 ºC. Este es un

proceso irreversible, no se puede determinar directamente el cambio de entropía, para ello es

necesario considerar que este proceso se puede efectuar a través de tres procesos reversibles:

proceso isobárico hasta que la temperatura del hielo sea de 0 ºC, el segundo es la fusión del hielo

a 0 ºC y el tercero un proceso isobárico hasta alcanzar la temperatura original.

Para cada uno de estos procesos reversibles es posible calcular el cambio de entropía. Entonces,

debido a que la entropía es una propiedad termodinámica o una función de punto su cambio es

independiente del proceso en sí ya que solo depende de los estados inicial y final. El cambio de

entropía en un proceso irreversible será igual a la suma de los cambios de entropía de la

secuencia de los procesos reversibles. Un proceso de mezcla de dos o más gases también es un

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proceso irreversible, para calcular el cambio de entropía se debe considerar como equivalente a

dos procesos reversibles: el primero una expansión isotérmica de cada uno de los gases hasta

ocupar el volumen final y el segundo por una mezcla adiabática en un arreglo que permita la

reversibilidad del proceso. Luís Evaristo Ayuso Martínez (2005).

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Referencias bibliográficas

Carolina Meruane y René Garreaud – DGF (abril 2006). Determinación de Humedad en la

Atmósfera. Recuperado el 19 de abril de 2016 de mct.dgf.uchile.cl/AREAS/modHR.pdf

Luís Evaristo Ayuso Martínez (2005). Módulo de termodinámica de la UNAD. Recuperado el 19

de abril de 2016 de

http://campus06.unad.edu.co/ecbti05/pluginfile.php/10502/mod_resource/content/2/Unidad_1_M

odulo_2013.pdf