Question

El cilindro de un motor de combustión interna, contiene 2,500 cm cúbicos de gas de combustión, producido a una presión de 5 bar ́s y una temperatura de 867 grados celsius, justo cuando la válvula se abre, determine la EXERGIA específica del gas en KJ/Kg

Answer 1

Justamente cuando la valvula se abre la Exergia del gas sera Xc = 358.847 kJ/kg

Explicación paso a paso:

Datos del enunciado:

V = 2500 cm³

P1 = 5 bar

T = 867°C = 1140°K

R = 8.3144 J/mol.K

M = 28.97 kg/K.mol

Datos en estado muerto (Entorno):

To = 300K (27°C)

Po = 1.013 Bar

Con el valor de la temperatura buscamos en la tabla de propiedades termodinámicas del aire los valores de la energía interna y entropia

T =1140K

>u1 = 880.35 kJ/kg

>s1 = 3.11883 kJ/kg.K

To = 300K

>uo = 214.07 kJ/kg

>so = 1.70203 kJ/kg.K

La ecuación de exergia esta dada por la siguiente expresion:

Xc = (U-Uo)+Po(V-Vo) - To(S-So)

(U-Uo) = (880.35-214.07)kJ/kg = 666.28 kJ/kg

(S-So) = S(t) - S(to) - R/M ln(P/Po) = (3.11883 - 1.70203)kJ/kg.K - (8.3144 J/mol.K / 28.97 kg/K.mol) * ln (5/1.013)bar

(S-So) = 1.4168 kJ/kg.K - (8.3144 J/mol.K / 28.97 kg/K.mol)*(1kJ/1000J*1000mol/1Kmol)*ln(5/1.013)bar

(S-So) = 0.9585 kJ/kg.K

To(S-So) = 0.9585 kJ/kg.K * 300K

To(S-So) = 287.55 kJ/kg

Po(V-Vo) = R/M(PoT/P - To)

Po(V-Vo) = (8.3144 J/mol.K/28.97 kg/K.mol)(1kJ/1000J*1000mol/1Kmol)*(1.013bar*1140K/5bar - 300K)

Po(V-Vo) = -19.813 kJ/kg

SUSTITUIMOS EN ECUACION DE LA EXERGIA

Xc = 666.28 kJ/kg + (-19.813 kJ/kg) -287.55 kJ/kg

Xc = 358.847 kJ/kg