Descripción
Determine la energía interna de agua líquida comprimida a 80ºC y 5 MPa, usando a) datos de la tabla de líquido comprimido y b) datos de líquido saturado. ¿Cuál es el error en el segundo caso?
Determine the internal energy of compressed liquid water at 80°C and 5 MPa, using (a) data from the compressed liquid table and (b) saturated liquid data. What is the error involved in the second case?
Referencias:
Ejemplo 2.8 del Çengel, cuarta Edición, página 83.
Ejemplo 3.8 del Çengel, quinta Edición, página 134.
Ejemplo 3.8 del Çengel, séptima Edición, página 134.
Solución.
Sustancia: Agua
Temperatura: T = 80°C
Presión: P = 5 MPa
Se conoce la temperatura y la presión.
Se determina el estado termodinámico.
Primer mecanismo para determinar el estado termodinámico.
Si fijamos la presión P = 5 MPa, se busca en la tabla de propiedades termodinámicas (TPT) la temperatura de saturación a esta presión:
TPT (Agua, Saturada, P = 5 MPa):
Tsat = 263.99°C
Aplicando el criterio:
T (80°C) < Tsat (263.99°C)
Estado: Líquido comprimido.
Si deseamos construir el gráfico que ilustra la situación, el procedimiento es el siguiente:
Se ilustra la curva de 5 MPa con su correspondiente temperatura de saturación (263.99ºC).
Se traza la curva de temperatura T = 80ºC (por debajo de la curva de 263.99ºC):
La sustancia se encuentra en un punto sobre la línea horizontal de 5 MPa y sobre la línea de temperatura constante de 80ºC:
En la figura anterior se observa que la sustancia se encuentra en la región de líquido comprimido.
Segundo mecanismo para determinar el estado termodinámico.
Si fijamos la temperatura T = 80ºC, se busca en la tabla de propiedades termodinámicas (TPT) la presión de saturación a esta temperatura:
TPT (Agua, Saturada, T = 80ºC):
Psat = 47.390 kPa
Aplicando el criterio:
P (5 MPa) > Psat (47.390 kPa)
Estado: Líquido comprimido.
Si deseamos construir el gráfico que ilustra la situación, el procedimiento es el siguiente:
Se ilustra la curva de 80ºC con su correspondiente presión de saturación (47.390 kPa).
Se traza la curva de presión P = 5 MPa (por encima de la curva de 47.390 kPa):
La sustancia se encuentra en un punto sobre la línea horizontal de 80ºC y sobre la línea de presión constante de 5 MPa:
En la figura anterior se observa que la sustancia se encuentra en la región de vapor sobrecalentado.
a) Usando los datos de la tabla de líquido comprimido.
TPT (Agua, Líquido comprimido, P = 5 MPa, 80°C):
u = 333.69 kJ/kg
b) Usando los datos de líquido saturado.
TPT (Agua, Saturada, T = 80°C):
u = 334.84 kJ/kg
Error involucrado.
\( \displaystyle \epsilon = \bigg\vert\frac{333.69-334.84}{333.69}\bigg\vert\times 100\)
ε = 0.34%
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