Descripción
Determine la energía interna del agua a 20 psi y 400ºF.
Determine the internal energy of water at 20 psia and 400°F.
Referencias:
Ejemplo 2.6 del Çengel, cuarta Edición, página 82.
Ejemplo 3.6 del Çengel, quinta Edición, página 133.
Ejemplo 3.6 del Çengel, séptima Edición, página 133.
Solución.
Sustancia: Agua
Presión: P = 20 psi
Temperatura: T = 400°F
Se conoce la presión y la temperatura.
Se determina el estado termodinámico.
Primer mecanismo para determinar el estado termodinámico.
Si fijamos la presión P = 20 psi, se busca en la tabla de propiedades termodinámicas (TPT) la temperatura de saturación a esta presión:
TPT (Agua, Saturada, P = 20 psi):
Tsat = 227.96°F
Aplicando el criterio:
T (400°F) > Tsat (227.96°F)
Estado: Vapor sobrecalentado.
Si deseamos construir el gráfico que ilustra la situación, el procedimiento es el siguiente:
Se ilustra la curva de 20 psi con su correspondiente temperatura de saturación (227.96ºF).
Se traza la curva de temperatura T = 400ºF (por encima de la curva de 227.97ºF):
La sustancia se encuentra en un punto sobre la línea horizontal de 20 psi y sobre la línea de temperatura constante de 400ºF:
En la figura anterior se observa que la sustancia se encuentra en la región de vapor sobrecalentado.
Segundo mecanismo para determinar el estado termodinámico.
Si fijamos la temperatura T = 400ºF, se busca en la tabla de propiedades termodinámicas (TPT) la presión de saturación a esta temperatura:
TPT (Agua, Saturada, T = 400ºF):
Psat = 247.08 psi
Aplicando el criterio:
P (20 psi) < Psat (247.08 psi)
Estado: Vapor sobrecalentado.
Si deseamos construir el gráfico que ilustra la situación, el procedimiento es el siguiente:
Se ilustra la curva de 400ºF con su correspondiente presión de saturación (247.08 psi).
Se traza la curva de presión P = 20 psi (por debajo de la curva de 247.08 psi):
La sustancia se encuentra en un punto sobre la línea horizontal de 400ºF y sobre la línea de presión constante de 20 psi:
En la figura anterior se observa que la sustancia se encuentra en la región de vapor sobrecalentado.
Una vez conocido el estado, se leen las propiedades requeridas en la tabla correspondiente.
TPT (Agua, Vapor sobrecalentado, P = 20 psi, T = 400°F):
u = 1145.1 kJ/kg.
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