>	restart;#"m07_p20"

Se tiene un depósito de 1 m3 conteniendo un gas G a presión y temperatura ambientes (100 kPa y 288 K). El aire ambiente se considera compuesto por un 76,60% de N2, 20,34% de O2, 3,12% de H2O, 0,91% de Ar y 0,03% de CO2. En un cierto instante se le conecta una línea de aire comprimido (A) a 200 kPa hasta que se igualan las presiones. Se pide:

a) Cantidad de sustancia inicialmente encerrada.

b) Balance energético integrado del depósito.

c) Relación entre la cantidad de aire que entra relativa a la de gas que existe (x=nA/nG y la relación de capacidades térmicas c=cA/cG.

d) Cantidad de aire que entra y temperatura que se alcanza, según que el gas G sea aire o dióxido de carbono.

e) Exergía inicial del gas encerrado y de la línea de aire comprimido.

f) Variación de entropía del universo.

Datos:

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

>	su1:="Aire":su2:="CO2":dat:=[V=1*m_^3,p1=2e5,x1=.7560,x2=.2034,x3=.0312,x4=.0091,x5=.0003];

Esquema:

>

>

Eqs. const.:

>	eqETg:=subs(eq1_11,eq1_12);eqEE:=eq1_16;for i from 1 to 2 do gdat||i:=get_gas_data(su||i):dat||i:=op(dat),Const,gdat||i,SI2,SI1:od:

a) Cantidad de sustancia inicialmente encerrada.

>	eqET1:=nG=p0*V/(R[u]*T0);eqET1_:=subs(Const,dat1,eqET1);

b) Balance energético integrado del depósito.

>	eqBE:=(nG*cvG+nA*cvA)*T1-nG*cvG*T0=cpA*T0*nA;

c) Relación entre la cantidad de aire que entra relativa a la de gas que existe (x=nA/nG y la relación de capacidades térmicas c=cA/cG.

>	eqBE_:=simplify(subs(cpA=gammaA*cvA,nA=x*nG,cvA=c*cvG,p1=p10*p0,rhs(eqBE)/lhs(eqBE)=1));T1:='p1*V/((nG+nA)*R[u])';T1:=simplify(subs(cpA=gaA*cvA,nA=x*nG,cvA=c*cvG,p1=p10*p0,T1));eqBE__:=subs(eqET1,eqBE_);

d) Cantidad de aire que entra y temperatura que se alcanza, según que el gas G sea aire o dióxido de carbono.

>

p10:=2;eqBE_1:=subs(c=1,eqBE__);x_1:=solve(subs(eqET1,gammaA=gamma,Const,dat1,SI2,eqBE_1),x);nA_1:=subs(eqET1_,x_1*nG);T1_1:=subs(x=x_1,eqET1,dat1,T1);eqBE_2:=subs(gammaA=gamma,c=subs(dat1,c[v])/subs(dat2,c[v]),eqBE__);x_2:=solve(subs(Const,dat1,SI2,eqBE_2),x)[1];nA_2:=subs(eqET1_,x_2*nG);T1_2:=subs(dat1,x=x_2,eqET1,dat1,T1);

e) Exergía inicial del gas encerrado y de la línea de aire comprimido.

>	DPhi:=DE+p0*DV-T0*DS;DPhi_1:=0;DPhi_2:=-nG*R[u]*T0*ln(xG);DPhi_2_:=subs(dat1,evalf(subs(eqET1_,xG=x5,dat1,DPhi_2)));

>	Dphi:=Dh-T0*Ds;Dphi:=T0*R[u]*ln(p10);Dphi_:=subs(dat1,evalf(subs(dat1,Dphi)));

f) Variación de entropía del universo.

>

DSu:=DSA+DSG+DSmezclado;DSA:=nA*cpA*ln(T1/T0);DSA_1:=subs(dat1,evalf(subs(dat1,M*nA_1*c[v]*gamma*ln(T1_1/T0))));DSA_2:=subs(dat1,evalf(subs(dat1,M*nA_2*c[v]*gamma*ln(T1_2/T0))));DSG_1:=subs(dat1,evalf(subs(eqET1_,dat2,M*nG*(c[p]*ln(T1_1/T0)-R*ln(p10)))));DSG_2:=subs(dat1,evalf(subs(eqET1_,dat2,M*nG*(c[p]*ln(T1_2/T0)-R*ln(p10)))));DSmez_1:=0;DSmez_2:=-evalf(subs(eqET1_,Const,R[u]*(nG*ln(nG/(nG+nA_2))+nA_2*ln(nA_2/(nG+nA_2)))));

>	DSu1:=subs(dat1,DSA_1+DSG_1+DSmez_1);DSu2:=subs(dat1,DSA_2+DSG_2+DSmez_2);

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