Descripción
Presión y volumen de una mezcla saturada.
Un tanque rígido contiene 10 kg de agua a 90ºC. Si 8 kg del agua están en forma líquida y el resto como vapor, determine a) la presión en el tanque y b) el volumen del tanque.
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A rigid tank contains 10 kg of water at 90°C. If 8 kg of the water is in the liquid form and the rest is in the vapor form, determine (a) the pressure in the tank and (b) the volume of the tank.
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Referencias:
Ejemplo 2.4 del Çengel. Cuarta Edición. Página 80.
Ejemplo 2.4 del Çengel. Quinta Edición. Página 131.
Ejemplo 2.4 del Çengel. Séptima Edición. Página 131.
Solución.
Sustancia: Agua
Masa: m = 10 kg
Temperatura: T = 90°C
Masa del líquido: mf = 8 kg
Estado: Mezcla saturada de líquido + vapor.
a) Presión en el tanque.
TPT (Agua, Saturada, T = 90°C):
Psat = 70.139 kPa
vf = 0.001036 m3/kg
vg = 2.361 m3/kg
b) Volumen del tanque.
El volumen del tanque es la suma del volumen correspondiente a la fase líquida + el volumen correspondiente a la fase vapor.
V = Vf + Vg
V = vf × mf + vg × mg
V = 0.001036 m3/kg × 8 kg + 2.361 m3/kg × 2 kg
V = 4.370 m3
Otra manera de calcular el volumen es la siguiente:
\(\displaystyle v=\frac{V}{m}\)
V = v m
Donde el volumen específico es determinado a partir de:
v = vf + x (vg – vf )
y la calidad se determina mediante:
\(\displaystyle x=\frac{m_{\text{vapor}}}{m_{\text{total}}}\)
\(\displaystyle x=\frac{2\,\text{kg}}{10\,\text{kg}}\)
x = 0.2
Volumen específico.
v = 0.001036 m3/kg + 0.2 (2.361 m3/kg – 0.001036 m3/kg)
v = 0.4730 m3/kg
Volumen del tanque.
V = 0.4370 m3/kg × 10 kg
V = 4.730 m3
