Question

Bajo ciertas condiciones dentro de un laboratorio, se tiene un sistema adiabático y de presión constante parecido al que se muestra en la figura, y contiene 0,25 kg de vapor de agua a 200 kPa (absoluto) y 300 °C. La paleta recibe 51,26 kJ de trabajo de agitación. Registrando una temperatura final del vapor de 400°C. Responder las preguntas 1 y 2.
Ejercicio 1.- Calcular el trabajo mecánico realizado (pistón)
Ejercicio 2.- Calcular los cambios de energía interna y de entalpía.

Answer 1

• El trabajo mecánico del pistón es W= 11.79 kJ.
• Los cambios de energía interna y entalpía son: ΔU= 39.46 kJ.

Explicación paso a paso:

Datos del enunciado:

Vapor =  0.25 Kg.

Presión = 200 kPa.

T= 300 ºC.

T= 51.26 kJ.

Tf= 400ºC.

1. Calcular el trabajo mecánico realizado Por el pistón:

W= -P(ΔV)

Para calcular el volumen final y el volumen inicial:

PV=nRT

1.97 atm * V1= 13.88 mol * 0.08205 atm*dm3/mol ºK * 573.15 ºK

V1= 331.33 dm3 = 0.33133m3

Para V2:

1.97 atm * V2= 13.88 mol * 0.08205 atm*dm3/mol ºK * 673.15 ºK

V2= 390.30 dm3  = 0.3903 m3

W = -200 kPa (0.33133 m3 - 0.3903 m3)

W= 11.79 kJ.

2. Calcular los cambios de energía interna y de entalpía.

Haciendo uso de la primera Ley de Termodinámica tenemos que:

ΔQ-ΔW= ΔU

ΔU= 51.26 kJ - 11.79 kJ

ΔU= 39.46 kJ.