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En un recipiente cerrado y rígido de 10 litros hay inicialmente 1 litro de agua y el resto de aire ambiente a 20 ºC, 94 kPa y 60% de humedad relativa. Se calienta el conjunto hasta 120 °C. Se pide:

a)•Masa y cantidad de sustancia iniciales de cada especie.

b)•Presión y cantidad de sustancia finales de cada especie.

c)•Balance energético del contenido.

Datos:

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

>	su1:="Aire":su2:="H2O":dat:=[V=0.01*m_^3,T1=(20+273)*K_,p1=94e3*Pa_,phi1=0.6,Vliq1=0.001*m_^3,T2=(120+273)*K_];

Esquema:

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>

Eqs. const.:

>	Adat:=get_gas_data(su1):Adat:=subs(c[p]=c[pa],R=R[a],M=M[a],T[b]=nada,[Adat]):Wgdat:=get_gas_data(su2):Wgdat:=subs(c[p]=c[pv],R=R[v],M=M[v],[Wgdat]):Wldat:=get_liq_data(su2):Wdat:=op(Wgdat),Wldat:get_pv_data(su2):dat:=op(dat),Const,SI2,SI1:

a)•Masa y cantidad de sustancia iniciales de cada especie.

>

mliq1:=Vliq1*rholiq;mliq1_:=subs(dat,Wdat,Vliq1*rho);nliq1_:=subs(dat,Wdat,mliq1_/M[v]):'nliq1'=evalf(%,2);eq1:='p1*(V-Vliq1)=(na+nv1)*R[u]*T1';eq2:='nv1/(nv1+na)=phi1*pv(T1)/p1';sol1:=subs(dat,solve(subs(dat,{eq1,eq2}),{na,nv1}));'na'=evalf(subs(sol1,na),2);'nv1'=evalf(subs(sol1,nv1),2);ma_:=subs(sol1,dat,Adat,na*M[a]):'ma'=evalf(%,2);mv1_:=subs(sol1,dat,Wdat,nv1*M[v]):'mv1'=evalf(%,2);

b)•Presión y cantidad de sustancia finales de cada especie.

>	eqBMW:='Vliq1*rho/M[v]+p1*(V-Vliq1)/(R[u]*T1)*phi1*pv(T1)/p1=Vliq2*rho/M[v]+p2*(V-Vliq2)/(R[u]*T2)*pv(T2)/p2';Vliq2_:=solve(evalf(subs(dat,Wdat,eqBMW)),Vliq2):'Vliq2'=evalf(%,2);Vliq21_:=subs(dat,Vliq2_/Vliq1):'Vliq2/Vliq1'=evalf(%,2);

>	eq1:='p2*(V-Vliq2)=(na+nv2)*R[u]*T2';eq1;eq2:='nv2/(nv2+na)=pv(T2)/p2';sol2:=subs(dat,solve(subs(dat,sol1,Vliq2=Vliq2_,{eq1,eq2}),{p2,nv2}));p2:=subs(sol2,p2):'p2'=evalf(%/(1e3*Pa_/kPa_),3);nv2:=subs(sol2,nv2):'nv2'=evalf(%,2);

c)•Balance energético del contenido.

>

DU:=DUliqliq+DUliqvap+DUvapvap+DUair;DUliqliq:='mliq1_*c*(T2-T1)';DUliqliq_:=subs(dat,subs(sol1,sol2,dat,Wdat,DUliqliq)):'DUliqliq'=evalf(%/(1e3*J_/kJ_),3);u[lv0]:=subs(dat,Wdat,h[lv0]-R[v]*T[f]):'u[lv0]'=evalf(%/(1e6*J_/MJ_),3);DUliqvap:='(nv2-nv1)*M[v]*(u[lv0]+(c[pv]-R[v])*(T2-T1))';DUliqvap_:=subs(dat,subs(sol1,sol2,dat,Wdat,DUliqvap)):'DUliqvap'=evalf(%/(1e3*J_/kJ_),2);DUvapvap:='nv1*M[v]*(c[pv]-R[v])*(T2-T1)';DUvapvap_:=subs(dat,subs(sol1,sol2,dat,Wdat,DUvapvap)):'DUvapvap'=evalf(%,2);DUair:='ma_*(c[pa]-R[a])*(T2-T1)';DUair_:=subs(dat,subs(sol1,sol2,dat,Adat,DUair)):'DUair'=evalf(%,3);DU_:=DUliqliq_+DUliqvap_+DUvapvap_+DUair_:'DU'=evalf(%/(1e3*J_/kJ_),3);

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