Página 138 - Solución de Problemas de Termodinámicas
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Problema 4.
Un sistema que consta de 2 kg dc hidrógeno inicialmente a 1030 kPa y 4 m l , se pone en
contacto térmico (a volumen constante) con un almacén cuya temperatura es 1000
K.
hasta
que alcanza el equilibrio.
a) Indicar mediante calculos si el proceso es rcversible o irrevcrsible.
Considere ahora. que estando
el
sistema en el estado final que alcanzó en
el
proceso
anterior. experimenta una expansión libre adiabática.
b) Calcular d volumen final que deberá adquirir el sistema, de forma tal que la variación en
la entropía del universo para este segundo proceso, sea igual que la correspondiente
variación en la entropía del universo para
el
primer proceso descrito.
Ihtus:
m
""
2 kg.
R
'"
4.12 kJ/kgK,
e...
""
14.20 kJlkgK
SolllciÚII Pr;/11l!r Proceso:
Como
e
p ""
e~
+
R
.
resulta que
e,
kJ
""e
p
- R "" IO.08 -
kgK
Se conoce la presión y volumen del sistema en
el
estado inicial por 10 que:
De
la ecuación de estado de gas ideal.
PV
""
mRT
determinamos la temperatura inicial
T
=
P,v,
, mR
( 1030
kJ,)(4
m' )
m
-500 ~",,500K
(
kJ ]
kJ
(2 kg) 4.12 k,K
K
De
aquí que el estado inicial del sistema este caracterizado como:
(~ . ~,
1;) = (1030 kP" 4
m',
500
K)
Estando el sistema en este estado inicial. se pone en contacto únicamente térmico, con un
almacén cuya temperatura es
7:J~
""
1000
K.
hasta que ambos aJcan7..an el equilibrio.
En este estado final de equilibrio. la temperatura del sistema coincide con la del almacén
térmico.
T, '"
7~
.. '"
[000
K .
De
la ecuación de estado, calculamos ahora la presión final del sistema:
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