Descripción
Un tanque A de 100 litros que contiene 6 kg de refrigerante R-134a a 0°C, está conectado por el fondo, con un cilindro de 105 cm de diámetro que posee dos pistones, el inferior reposando en el fondo (masa 15000 kg) y el superior sobre soportes (masa 5000 kg) y un resorte lineal adherido al pistón superior, cuya constante de elasticidad es 200 kN/m. La válvula entre el tanque y el cilindro está cerrada. Entre los dos pistones hay vacío y sobre el pistón superior hay agua a temperatura de 30°C. Considere la presión atmosférica y la gravedad como la estándar. La masa del resorte es despreciable.
Inicialmente se abre la válvula lentamente y el refrigerante fluye lentamente al cilindro, durante el proceso se intercambia calor con el entorno de manera que el refrigerante siempre permanece a temperatura constante. Al igualarse las presiones y estabilizarse el sistema, se sigue transfiriendo calor al refrigerante a fin de que levante el pistón inferior hasta una altura donde el resorte se comprima 50%. Se pide lo siguiente:
a) Realizar el diagrama P – v del proceso. Indique las temperaturas y fase de cada estado considerado.
b) Indique si se eleva el pistón superior y justifique.
