Question

Un dispositivo que consta de cilindro-émbolo contiene inicialmente 0.4 m^3 de gas nitrógeno a 442.1 kPa y 60.2°C. Dentro del dispositivo se enciende un calentador eléctrico con lo cual pasa una corriente de 4.2 A durante 15 minutos desde una fuente de 164.4 V. El nitrógeno se expande a presión constante y ocurre una pérdida de calor de 2872.2 J durante el proceso. Determine la temperatura final en °C del nitrógeno. Nota: considere el Cp del nitrógeno a temperatura ambiente (300 K)

Answer 1

La temperatura final es 332,93 K

Explicación:

Datos del enunciado:

V1 = 0,4m^3

P1 = 442,1Kpa

R = 0,082 kJ/kg K

T1 = 60,2 °C +273,15 = 333,35 K

Q =  - 2872,2 J (Perdida de calor)

Cp = 1,0404 kJ/kgK

Como estamos en presencia de un gas ideal usaremos la siguiente ecuación:

PV =mRT .:. De la cual despejaremos m, para obtener todos los valores del estado 1

m = PV/RT

m = 442,1Kpa * 0,4m^3 / 0,082 kJ/kg K * 333,35 K

m = 6,5 kg

Ahora para el calculo del calor:

-Q =mCp (T2 - T1) .:. Despejamos T2 (temperatura final)

T2 = Q /mCP  + T1

T2 = - 2,8722 kJ / 6,5 kg * 1,0404 kJ/kgK  + 333,35 K

T2 = 332,93 K