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Problema 2.
3 kg de helio se ven sujetos a los cambios siguientes: mediante un cambio isoténnico su
presión aumenta a 468 kPa; a continuación se expande en fonna isobárica; regresa al estado
inicial mediante un cambio isocórico.
a) Llenar la tabla, b) esbozar el diagrama del ciclo en los planos VP y ST; calcular:
c) el rendimiento r del ciclo y d) el rendimiento r e de un ciclo de Carnot operando a las
temperaturas extremas.
P/kP.
. ,
-'"
, t,u/kJ
8 ..• .
,; 1:;;" ,..~,
Datos: m ~ 3 kg, R ~ 2.0S kJlkgK, Cp ~ 5.20 kJ/kgK
Solución :
Paso J.
Q/kJ W¡kJ "SIkJK "
~;
Con los datos del volwnen y la temperatura en el estado inicial, mediante la ecuación de
estado de gas ideal PV = mRT determinamos la presión :
a) P¡ = mR~
V,
(3 k g)( 2.0S ~ -) (300 K)
kgK
(s m' ) 234 k~ ~ 234 kPa
m
El proceso (1---+2) es un proceso isoténnico en e l que la presión del sistema aumenta a
468 kPa, esto significa que:
b) T, ~T, ~300 K , e) t,U,_, ~O, el) P, ~ 46S kPa
Aplicando la ecuación de procesos politrópicos p¡Vj = p¡Vr , con K 1 .... 2 = 1, esto es:
pv, (234kPa)(8m' )
e) V =-'- = 4m 3
' P, (468 kpa)
Paso 2.
El proceso (2--+3) es isobárico, entonces: a) ~ = P2 = 468 kPa
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