Problema 5,
Un sistema que consta de
I kg
de aire inicialmente a
25°C
y
0.1
MPa, es comprimido en
forma
adiabática hasta llegar a
100°C
y
1.0
MPa.
Considerando que la entropía de los alrededores permanece constante, a) determinar
mediame cálculos si eSle proceso de compresión es
6
no posible.
En caso de que no sea posible b) determinar la presión final que el sistema deberá
alcanzar
para que
el
proceso sea posible reversible. Suponga las mismas condiciones iniciales
y
la
misma temperatura final para el sistema.
Hatos:
m
=1 kg.
R ""
0.287
kJlkgK.
el''''
1.004
kJlkg.
SO/¡Icitin :
Las condiciones iniciales del sistema son:
P.
"' 0,1
MPa:
lOO
k.Pa,
r.
:(25+273)
K
",,298
K
Las condiciones finales del sistema son:
p¡
=
1
¡'",IPa :
IODO kPa,
TI
: (100+273)
K
=373
K
Ahora bien:
~(wliv):óS(si.fT)+t.S ( alred ) ;
pero nos indican que la entropía de los
alrededores permanece constante,
por
lo que
t:.S (alred)
""
O,
luego entonces,
óS(ulliv)
=
6S(sis/)
=
mCr
ln ( "1)-mRln (
1)
óS (ulIlI')=(1 kg)
1.007 -
In -
- (1 kg)
0,287 -
In -
=-
0.435 -
.
[
kJ
1
(J7J ) [
kJ
1
(1000 )
kJ
kgK
298
kgK
100
K
Esto es que,
kJ
a)
óS(l/lIiv)= -
0.435
K
Dado que
óS(lIm',,)
es una cantidad negativa. se concluye que este proceso de compresión
adi:lbática bajo las condiciones descritas es
imp(ll'ihle.
Si el proceso es posible reversible; emonees
M
(ulliv)
=
óS (sis/ ) +t.S(alred) =O,
y
además:
t.S(alred)
=0
y
óS(sú'/):O
%
1...,88,89,90,91,92,93,94,95,96,97 99,100,101,102,103,104,105,106,107,108,...196