Question

Se tiene un refrigerante 134a en estado de vapor dentro de un arreglo cilindro-émbolo. El refrigerante sufre un cambio de estado yendo de un estado 1, donde =31.33℃ y =243.78 kJ/kg hasta un estado 2 donde =50℃ y =261.62 kJ/kg. Durante el proceso, el cilindro transfiere 500 kJ/kg en forma de calor hacia los alrededores. Encontrar el trabajo por unidad de masa realizado sobre el refrigerante.

Answer 1

Respuesta: 

Se realizó un trabajo de 517.84 kJ/kg sobre el sistema. 

Explicación: 

Para resolver este ejercicio, observamos al refrigerante como un sistema, y a este le aplicamos la primera ley de la termodinámica, sin tomar en cuenta los cambios de energía potencial y cinética, nos queda que:

                                                       Q - W = ΔU  (1) 

Donde: 

Q = Tasa de calor
W = Trabajo
ΔU = Delta de energía interna. 

Teniendo que todos los datos son en función de la masa, la nomenclatura cambia y debe escribirse la formula en minúscula. 

Teniendo los datos anteriores podemos decir que: 

                                                            q₁₂ - w₁₂= Δu₁₂

Sustituimos datos y tenemos: 

                                     -500 kJ/ kg - w₁₂ = (261.62 - 243.78) kJ/kg

Despejamos w₁₂ , teniendo como resultado: 

                                                        w₁₂ = - 517.84 kJ/kg

Nota: 

1- El calor es negativo ya que el sistema lo esta cediendo. 
2- El signo negativo del trabajo nos indica que se esta realizando sobre el sistema.