Procesos Adiabaticos Fisica Termodinamica

Título: Tarea 5

Nombre Alumno: Pedro Luis Cortes Andrade

Nombre Asignatura: Física Termodinámica.

Instituto IACC

15 de Diciembre 2018.

DESARROLLO DE LA TAREA.

1.- En un proceso adiabático con gas ideal, la presión disminuye. Entonces, ¿la energía interna del gas aumenta o disminuye durante ese proceso? Explique su razonamiento.

Respuesta:

Si tenemos que P2 < P1, y es V2 > V1 esto implica que hay una expansión del gas ideal, el cual actúa en el sistema sobre el entorno, lo cual produce que W > 0. Se sabe que en un proceso adiabático la ecuación: Q = ∆U + W = 0, por lo tanto tenemos que ∆U = - W, o sea se tiene que ∆U < 0; por lo tanto esto genera que la energía interna disminuye para un gas ideal: ∆U = nCv∆T; en donde ∆U tiene el mismo signo que ∆T. Por lo tanto tenemos que la temperatura también disminuye T2 < T1.

2.- Un recipiente contiene 21 Kg de aire seco y 0,3 kg de vapor de agua a 30°C y 100Kpa de presión total. Determine a) la humedad específica, b) la humedad relativa, y c) el volumen del recipiente.

Respuesta:

Datos:

ma = 21 Kg de aire seco.

mv = 0,3 Kg de vapor de agua.

Pt = 100 Kpa

T = 30°C; esto es equivalente a Pg = 4,25 Kpa (esto de acuerdo a tabla de presión de saturación del agua)

Coeficiente pesos moleculares del vapor y del aire

1. Entonces aplicando la ecuación de humedad especifica tenemos:

ω = mv/ma

ω = 0,3 Kg de vapor de agua / 21 Kg de aire seco.

ω = 0,0143 Kg de vapor de agua /Kg de aire seco.

Por lo tanto la humedad específica es de 0,0143 Kg de vapor de agua/Kg de aire seco.

1. Humedad relativa.

φ =          ω * Pt

                  (0,622 + ω) * Pg

φ = 0,0143 Kg de vapor de agua/Kg de aire seco  * 100 KPa

(0,622 + 0,0143 kg de vapor de agua/Kg de aire seco) * 4,25 Kpa

φ = 0,0143 Kg de vapor de agua/Kg de aire seco  * 100 KPa

(0,636 kg de vapor de agua/Kg de aire seco) * 4,25 Kpa

φ = 1,430 Kg de vapor de agua/Kg de aire seco * KPa

2,704 kg de vapor de agua/Kg de aire seco * Kpa

φ = 0,528 = 52,8 %.

Por lo tanto la humedad relativa es de un 52,8 %

1. Volumen del recipiente.

m = P * V

         R * T

Despejamos el Volumen y nos queda:

V = m * R * T

         P

Reemplazando en la siguiente ecuación tenemos; donde R = 0,287 Kpa*m³/Kg*K.

V = 21 Kg de aire seco * 0,287 Kpa*m³/Kg*K  * (273,15 + 30°)K

100 Kpa

V = 21 Kg de aire seco * 0,287 Kpa*m³/Kg*K  * 303,15 K

100 Kpa

V = 1827,09 Kpa*m³

100 Kpa

V = 18,27 m³

Por lo tanto el volumen del recipiente es de 18,27 m³

3.- Un recipiente rígido que contiene 2 Kg. De N2 a 25°C y 550 Kpa, está conectado a otro recipiente rígido que contiene 4 Kg. De O2 a 25°C y 150 Kpa. Se abre la válvula que conecta los dos recipientes y se permite que los dos gases se mezclen. Si la temperatura final de la mezcla es de 25°C, determine el volumen de cada recipiente y la presión final de la mezcla.