>	restart;#"m6_p28"

•En un recipiente cilíndrico vertical, rígido y de paredes muy poco conductoras del calor, hay 100 gramos de agua a 30 °C, ocupando un volumen de 100 litros limitado por la parte superior por un émbolo de 40 kg y 650 cm2 de sección, que descansa inicialmente sobre unos pequeÑos resaltes de la pared del cilindro. Sabiendo que las condiciones ambiente son 15 °C y 94 kPa, y que se comunica energía al agua (mediante una resistencia eléctrica) hasta que desaparece la fase líquda, se pide:

a)•Diagrama T s del proceso.

b)•Presión y altura inicial del agua líquida.

c)•Temperatura final.

d)•Altura final del émbolo.

e)•Intercambios energéticos del agua con el exterior.

f)•Producción de entropía.

g)•Trabajo mínimo que hubiera sido necesario aportar para pasar de las condiciones iniciales a las finales.

Datos:

>	read"../therm_eq.m":read"../therm_proc.m":with(therm_proc):

>	su:="H2O":dat:=[m=0.1*kg_,T1=(30+273)*K_,V=0.1*m_^3,mE=40*kg_,A=650e-4*m_^2,p0=94e3*Pa_];

Esquema:

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Eqs. const.:

>	eqET:=subs(eq1_11,rho=p/(Z*R*T));eqEE:=eq1_16;gdat:=get_gas_data(su):ldat:=get_liq_data(su):dat:=op(dat),Const,gdat,ldat,SI2,SI1:get_pv_data(su):

a)•Diagrama T s del proceso.

b)•Presión y altura inicial del agua líquida.

>	p1_:=subs(dat,evalf(subs(dat,pv(T1))));p2:=p0+mE*g/A;p2_:=subs(dat,p2);z1_:=subs(dat,m/rho/A);x1_:=subs(dat,p1_*V/(R*T1)/m);

c)•Temperatura final.

>	T2_:=solve(p2_=pv(T),T);

d)•Altura final del émbolo.

>	T3_:=T2_:p3_:=p2_:z3_:=subs(dat,(m*R*T3_/p3_)/A):'z3'=evalf(%,2);

e)•Intercambios energéticos del agua con el exterior.

>	DU12_:=subs(dat,m*c*(T2_-T1));DU13:=m*(u3-u1);u3_:=subs(dat,T=T3_,dat,hv(T)-R*T);u1_:=subs(dat,T=T1,dat,hl(T)+(hlv(T)-(p2_-p1_)*V/m)*x1_);DU13_:=subs(dat,m*(u3_-u1_)):'DU13'=evalf(%,2);W12_:=0;W13_:=subs(dat,p2_*A*(z1_-z3_));Q12_:=DU12_;Q13_:=DU13_-W13_;

f)•Producción de entropía.

>	DS12_:=subs(dat,evalf(subs(dat,m*c*ln(T2_/T1))));DS13_:=subs(dat,evalf(subs(dat,T=T3_,p=p3_,dat,m*(sv(T,p))))-evalf(subs(dat,T=T1,p=p1_,dat,m*(sl(T)*(1-x1_)+sv(T,p)*x1_))));Sgen:=DS13_;

Incluyendo la resistencia.

g)•Trabajo mínimo que hubiera sido necesario aportar para pasar de las condiciones iniciales a las finales.

>	Wmin_:=subs(dat,DU13_+p0*A*(z3_-z1_)-T0*DS13_);

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