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4-151 Las explosiones catastróficas de las calderas de vapor, durante el siglo XIX y principios del siglo XX, causaron cientos de muertes, lo que incitó el desarrollo del Código ASME de Calderas y Recipientes a Presión, en 1915. Si se considera que el fluido a presión dentro de un recipiente termina por llegar al equilibrio con sus alrededores poco después de la explosión, el trabajo que haría un fluido a presión, si se le dejara expandir adiabáticamente al estado de los alrededores, se puede considerar que es la energía explosiva del fluido a presión. Debido al cortísimo tiempo de la explosión, y a la estabilidad aparente después, se puede considerar que el proceso de explosión es adiabático, sin cambios de energías cinética o potencial. En este caso, la ecuación de conservación de energía en sistema cerrado se reduce a Wsalida m(u1 u2). Entonces, la energía explosiva Eexp viene a ser Eexp= m(u1 -u2 ) donde los subíndices 1 y 2 representan el estado del fluido, antes y después de la explosión, respectivamente. La energía específica de la explosión, eexp, se suele expresar por unidad de volumen, y se obtiene dividiendo la cantidad anterior entre el V total del recipiente: eexp = u1- u2/v1 donde v1 es el volumen específico del fluido antes de la explosión. Demuestre que la energía específica de explosión de un gas ideal, con calor específico constante, es eexp= P1/k- 1 ( 1-T2/T1) También, determine la energía total de explosión de 20 m3 de aire a 5 MPa y 100 °C, cuando los alrededores están a 20 °C. |