A cylinder-piston system (Fig. 1) with a cross-sectional area of ​​0.1 m2 contains water at 20 C on the piston and 2 kg

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A cylinder-piston system (Fig. 1) with a cross-sectional area of ​​0.1 m2 contains water at 20 C on
the piston and 2 kg of water, initially at 20 C, under the piston (inside the cylinder). The floating piston
it is thermally insulated and has a mass of 198.5 kg. A certain amount of heat is transferred to the water
inside the system generating an expansion, pushing the piston up and making the water
over the piston to spill to the sides. The process continues until the piston reaches the top
superior, traveling 10 m, and evacuating all the water above the piston. Considering g = 9.81 m/s2
and P0 = 101.325 kPa (atmospheric pressure), determine:
(a) The initial pressure, P1, inside the cylinder in kPa
(b) The final pressure, P2, inside the cylinder in kPa
(c) The total work, W, in kJ done by the H2O inside the cylinder
(d) The change in internal energy, U, in kJ
(e) Plot the initial and final states on P-v and T-v diagrams. Clearly display the values ​​of pressure, temperature and volume in each graph
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Un sistema cilindro-pist´on (Fig. 1) con un ´area transversal de 0.1 m2 contiene agua a 20 C sobre
el pistón y 2 kg de agua, inicialmente a 20 C, bajo el pistón (dentro del cilindro). El pistón flotante
está aislado térmicamente y tiene una masa de 198,5 kg. Cierta cantidad de calor se derrama al agua
dentro del sistema mostrando una expansión, empujando el pistón hacia arriba y logrando que el agua
por sobre el pistón se derrame hacia los lados. El proceso continua hasta que el pistón llega a la parte
superior, recorriendo 10 m, y evacuando todo el agua por sobre el pistón. considerando g = 9,81 m/s2
y P0 = 101.325 kPa (presion atmosrica), determine:
(a) La presión inicial, P1, dentro del cilindro en kPa
(b) La presión final, P2, dentro del cilindro en kPa
(c) El trabajo total, W, en kJ realizado por el H2O al interior del cilindro
(d) La variacion de energıa interna, U, en kJ
(e) Grafique los estados inicial y final en los diagramas P-v y T-v. Muestre claramente los valores de presión, temperatura y volumen en cada gráfico

A Cylinder Piston System Fig 1 With A Cross Sectional Area Of 0 1 M2 Contains Water At 20 C On The Piston And 2 Kg 1 (106.41 KiB) Viewed 12 times

Un sistema cilindro-pistón (Fig. 1) con una área transversal de 0.1 m² contiene agua a 20 °C sobre el pistón y 2 kg de agua, incialmente a 20 °C, bajo el pistón (dentro del cilindro). El pistón flotante está aislado térmicamente y tiene una masa de 198.5 kg. Cierta cantidad de calor se transfiere al agua dentro del sistema generando una expansión, empujando el pistón hacia arriba y logrando que el agua por sobre el pistón se derrame hacia los lados. El proceso continúa hasta que el pistón llega a la parte superior, recorriendo 10 m, y evacuando toda el agua por sobre el pistón. Considerando g = 9.81 m/s y Po = 101.325 kPa (presión atmosférica), determine: (a) La presión inicial, P1, dentro del cilindro en kPa (0.3 puntos). (b) La presión final, P2, dentro del cilindro en kPa (0.2 puntos). (c) El trabajo total, W, en kJ realizado por el H,O al interior del cilindro (0.6 puntos). (d) La variación de energía interna, AU, en kJ (0.5 puntos). (e) Grafique los estados inicial y final en diagramas P-v y T-v. Muestre claramente los valores de presión, temperatura y volumen en cada gráfico (0.4 puntos). Superficie Po = 101.325 kPa Cilindro abierto del agua H = 10 m HO Piston aislado H2O Calor Figure 1: Sistema cilindro-pistón.