SECCION FISICOQUÍMICA. INGENIERIA QUIMICA.

UNIVERSIDAD NACIONAL AUTONOMA DE MÉXICO

FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES CUAUTITLAN.

DEPARTAMENTO DE CIENCIAS QUÍMICAS.

SECCION FISICOQUÍMICA.

INGENIERIA QUIMICA.

Serie de Primera Ley en Sistemas Abiertos.

1. Entra vapor a una tobera a 800 KPa. Y 280 C. a una velocidad despreciable y descarga a una presión de 525 KPa. Supóngase expansión isoentropica del vapor en una tobera. ¿Cuál es la velocidad de salida y cuál es el área de la sección transversal en la salida de la tobera para una rapidez de flujo de 0.75 kg/s?

1. En una tubería fluye un gas de temperatura T0 (como se muestra en la figura). Se deja pasar una pequeña cantidad de gas hacia un cilindro evacuado. La sangría continua hasta que la presión en el cilindro es igual a P, presión de la tubería. Si el cilindro está perfectamente aislado y el gas es ideal (con Cp y Cv independientes de la temperatura y de la presión), determine, por dos métodos diferentes, la temperatura T, que existe en el cilindro al terminar el proceso:

a).- Suponga que el cilindro y su contenido constituyen un sistema

 abierto.

b).- Suponga que la masa de gas M, que queda al final en el cilindro constituye un sistema cerrado.

Las respuestas a , a) y b) deberían ser expresadas en función de T0, Cp, Cv y P solamente. ¿Difieren entre si las respuestas a, a) y b) ? ¿Debe esto sorprender?, ¿Qué método es mas sencillo de aplicar en este caso, a) o b)?.

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3.-Un cilindro aislado con un volumen de 2 ft, contiene un pistón, (de volumen despreciable) aclopado a un eje, tal como se muestra en la figura. El pistón esta inicialmente en el extremo izquierdo del cilindro, el que contiene aire a 1 atm. La válvula es abierta y al cilindro entra vapor de agua que fuerza al pistón hacia la derecha. Cuando el pistón toca por primera vez el extremo derecho del cilindro la válvula se cierra. Hasta este punto se ha realizado un trabajo útil ( en el eje) de 43.6 Btu y el cilindro contiene 0.5lbm de vapor. ¿Cuál es la presión del vapor de agua en el cilindro?( Nota: el pistón debe ser considerado sin rozamiento).

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4.- El ciclo de potencia agua- vapor de agua mostrado en la figura ha sido recomendado para la producción del trabajo útil requerido en otra parte de la planta. Se suministra calor al ciclo en la caldera y en el sobre calentador y se extrae en el condensador. La turbina produce una cantidad de trabajo W1 . sin embargo, de este se gasta –(W2 + W3 ) para impulsar las bombas. En base a la información suministrada en la figura, determinar el rendimiento de este ciclo,

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