Página 53 - Solución de Problemas de Termodinámicas
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Problema 3.
Un sistema que consta de 3 kg de helio. inicialmente a 624 kPa y 600
K,
se ve sujeto a los
cambios siguientes: en fonna isocónca su temperatura disminuye en 250
K;
a continuación
llega al estado 3 en fonna isoenlrÓpica; finalmente. regresa al estado inicial al efectuarse un
cambio isobárico.
a) Llenar la tabla, b) esbozar el diagrama del ciclo en los planos
JlP
y
ST;
calcular: c) el
rendimiento r del ciclo y d) el rendimiento re de un ciclo de Camot operando a las
temperaturas extremas.
PIkPa
V/m'
T'"
Q,1<J
11 ' '1 .
WIkJ
\
.
,'
,
l '
" i
'
,
'.
!
3
• , i
'oi~:',
11
•
"
1
'
~
neto L .
1:
Datos:
m
=
3 kg .
R
-
2.08 kJlkgK,
e"
=
5.20 kJlkg,K
Solución:
Pus/!
J.
W""
. 1' .
~,.
("
~
I .,
'
-
1,
De
la ecuación de estado de gas ideal.
pJI
=
mRT
determinamos:
(H&)('.O&
~y )(600
K)
kJ
a)
v,
=
mR1j
-
( k",
1
-6 kf =6m'
P¡
624 ~
-
mI
mI
Como
el
proceso (1-+2) es isocórico. entonces
b)
JI,
=
V;
",, 6 m'
I.\S/kJK"
.'
,,. ';
"
,
1 ' 1
En este proceso la temperatura disminuye en 250
K.
esto es:
1.\7; ...
1 '"
T¡ -
T,
:= -
250
K ,
dedonde :
e)
¡;:=t;+ .:H; ...¡::: (600-250)K=350K
De
la ecuación de estado de gas ideal,
PV
=
mRT
calculamos
(H8)(, .08 -"!..)(350
K)
kJ
kgK
=364
,,,,364
kPa
(6m' )
m
Paso l .
El proceso (2-+3) ocurre a entropía constante, lo que implica que
a}
6.5
1 _d
=-0
Y
51
