1. ¿Cuál es la diferencia entre enfoque clásico y estadístico de la termodinámica? El enfoque clásico es un enfoque macroscópico al estudio de la termodinámica que no requiere conocer el comportamiento de cada una de las partículas y proporciona un modo directo y fácil para la solución de problemas de ingeniería, mientras que el enfoque estadístico es más elaborado, basado en el comportamiento promedio de grupos grandes de partículas individuales, es un enfoque microscópico bastante complicado. 2. ¿Por qué un ciclista acelera al ir pendiente abajo, aun cuando no este pedaleando? ¿Viola esto el principio de la conservación de la energía? No viola el principio de la conservación de la energía por que por medio de la aceleración gravitacional estamos pasando de una energía potencial a una energía cinética. 3. Un oficinista dice que una taza de café frio en su escritorio se calentó hasta 80°C, al tomar energía del aire que lo rodea, que está a 25°C. ¿hay algo de verdad en su aseveración? ¿viola ese proceso alguno de las leyes de la termodinámica? No es verdad porque el calor fluye en dirección de la temperatura decreciente. Y está violando la segunda ley de la termodinámica. 4. Una de las cosas más divertidas que puede experimentar una persona es que en ciertas partes del mundo, un automóvil inmóvil, al ponerlo en un punto neutro, sube por una pendiente cuando quita el freno. Esos sucesos hasta se difunde por la TV. ¿puede realmente suceder eso, o es alguna ilusión óptica? ¿Cómo se puede verificar si la carretera realmente va de subida o de bajad? Un coche que va cuesta arriba sin el motor en marcha aumentaría la energía del coche, por lo que sería una violación de la primera ley de la termodinámica. Por lo tanto, esto no puede suceder. El uso de un medidor de nivel se puede demostrar que el camino que se ve cuesta arriba para el ojo es en realidad cuesta abajo. 5. ¿Cuál es la diferencia entre libra masa y libra fuerza? Que libra masa como lo dice su nombre es de masa mientras que la libra fuerza es la fuerza requerida para acelerar una masa de 32.174lbf. 6. Explique por qué la dimensión año luz es longitud. Porque 1 año luz es la distancia que recorre uno viajando a la velocidad de la luz en 1 año. 7. Cuál es la fuerza neta que actúa sobre un automóvil que va a la velocidad constante de 10Km/h a). en un comino horizontal, y b). en un camino de subida. Cero por que la velocidad es constante b) no hay fuerzas porque no hay aceleración por que la velocidad es constante. 8. Un hombre pesa 180 lbf. En un lugar donde g=32.10 pies/s 2 .Determine el peso en la luna, donde g=5.47 pies/s2. m=180lbf. g=32.10pies/s2 w=? m=w/g w= (5.61lbm) x (5.47pies/s2) g=5.47pies/s2 m=180lbf/32.10pies/s2 w=30.7lbf m=5.61lbm 9. Determine la masa y el peso del aire contenido en un recinto coyas dimensiones son 6m x 6m x 8m suponga que la densidad del aire es 1.16kg/m 3. Vol=288m 3 ρ=m/v m=ρv m= (1.16kg/m3) x (288m3) m=334.1kg w=mg w= (334.1kg) x (9.81m/s2) w= 3277 N 10. A 45° de latitud la aceleración gravitacional en función de la altura z sobre el nivel del mar es g=a-bz, donde g=9.807m/s2 y b=3.32x10-6s2. Determine la altura sobre el nivel del mar donde el peso de un objeto disminuya en 1%. g= a-bz g= (9.807m/s2-3.32x10-6s2z) z=? w=0.99 w=mg w=m (9.807m/s2-3.32x10-6s2z) 0.99w=0.99m (9.81 m/s2) 0.99m (9.81 m/s2) =m (9.807m/s2-3.32x10-6s2z) 9.7119=9.807-9.7119 3.32x10-6z=9.807-9.7119 z=. (9.807-9.7119)/ 3.32x10-6 z=28644 11. Si la mas de un objeto es de 10lbm. ¿Cuál es su peso, en lbf, en un lugar donde g=32ft/s2 m=10lbm w=mg w= (10lbm) x (32ft/s2) w= 320lbf 12. A veces la aceleración de los aviones rápidos se expresan en g (en múltiplos de la aceleración estándar de la gravedad). Calcule la fuerza ascensional que sentirá un hombre de 90Kg en un avión cuya aceleración es de 6g. F=? m=90Kg a=6g F=mxa = (90Kg) x (6x9.81m/s2) F=5297.4 13. Una piedra de 5Kg es lanzada hacia arriba con 150N de fuerza, en un lugar donde la aceleración gravitacional local es 9.79 m/s2. Determine la aceleración de la piedra, en m/s2. F=150N g=9.79m/s2 w=mg W= (5 Kg) (9.79m/s2)=48.95N F neta=F-mg = 150N-48.95N=101.05N a=f/m a=101.05N/5 Kg a=20.2m/s2 15. El valor de la aceleración de la gravedad, g, disminuye con la altura, desde 9.807 m/s2 al nivel del mar, hasta 9.767 m/s2 a 13000m de altura, donde vuelan los grandes aviones de pasajeros. Calcule la reducción porcentual en el peso de un avión que vuela a 13000m, en relación con su peso al nivel del mar. ((9.807-9.767)/(9.807))x100=0.40% A esa altura el peso del avión disminuye el 0.40% 16. Se le solicita a usted hacer un análisis metabólico (de energía) de una persona. ¿Cómo definirá usted el sistema para estos fines? ¿Qué tipo de sistema es? Este sistema es una región del espacio o sistema abierto en el que la masa tal como el aire y los alimentos pueden cruzar su límite de control. El sistema también puede interactuar con el entorno mediante el intercambio de calor y trabajar a través de su límite de control. Mediante el seguimiento de estas interacciones, podemos determinar las características de conversión de energía de este sistema. 17. Esta usted tratando de comprender como funciona un compresor reciprocarte (de cilindro-embolo) de aire. ¿Qué sistema usaría usted? ¿Qué tipo de sistema es? El sistema se toma como el aire contenido en el dispositivo de pistón-cilindro. Este sistema es un sistema cerrado o masa fija ya que la masa no entra o sale de ella. 18. ¿Cómo definirá usted un sistema para determinar la razón con que un automóvil emite dióxido de carbono a la atmosfera? El dióxido de carbono se genera por la combustión de combustible en el motor. Cualquier sistema seleccionado para este análisis debe incluir el combustible y el aire mientras está pasando por la combustión. El volumen que contiene esta mezcla air fuel dentro de pistóncilindro dispositivo se puede utilizar para este propósito. También se puede colocar el motor entero en un límite de control y seguimiento de las interacciones alrededores por el sistema para determinar la velocidad a la que el motor genera dióxido de carbono. 19. ¿Cómo definiría usted un sistema para determinar el aumento de temperatura en un lago, cuando una parte de esa agua se usa para enfriar una central eléctrica cercana, regresándola después? Al analizar el volumen de control seleccionado, debemos tener en cuenta todas las formas de agua que entran y salen del volumen de control. Esto incluye todas las corrientes que entran o salen del lago, cualquier lluvia que cae en el lago, el agua se evaporó al aire por encima del lago, cualquier filtración de la tierra bajo tierra, y los resortes que pueden ser de alimentación de agua al lago. 20. ¿Cuál es la diferencia entre propiedades intensivas y extensivas? Las propiedades intensivas son aquellas independientes de la masa de un sistema y las propiedades extensivas son aquellas cuyos valores dependen del tamaño o extensión del sistema. 21. El peso específico de un sistema se define como peso por unidad de volumen (Tenga en cuenta que esta definición viola la convención usual sobre cuales propiedades nombramos especificas). El peso específico ¿es una propiedad extensiva o intensiva? Es una propiedad intensiva. 22. La cantidad de moles de una sustancia, contenidas en un sistema ¿es una propiedad extensiva o intensiva? Es una propiedad extensiva. 23. Para que un sistema esté en equilibrio termodinámico ¿deber ser iguales la presión y la temperatura en todos sus puntos? La temperatura si pero la presión no. 24. ¿Qué es un proceso de cuasi-equilibrio? ¿Cuál es su importancia en ingeniería? Es cuando el proceso se desarrolla de tal manera que todo el tiempo el sistema permanece cerca de un estado de equilibrio. 25. Defina los procesos isotérmico, isobárico, isocórico. Isotónico es aquel durante el cual la temperatura permanece constante. Isobárico es en el que la presión permanece constante. Isocorico es donde en volumen específico permanece constante. 26. ¿Cuál es el postulado de estado? Es el estado de un sistema simple compresible está completamente especificada por dos propiedades intensivas independientes. 27. ¿Cómo describirá usted el estado del aire en la atmósfera? ¿Qué clase de proceso sufre este aire entre una mañana fresca y un atardecer caluroso? Con el fin de describir el estado del aire, lo que necesitamos saber el valor de todas sus propiedades. Contenido de la presión, temperatura, y el agua son comúnmente citadas por los meteorólogos. Pero, otras propiedades como la velocidad del viento y la composición química también son importantes en determinadas circunstancias. Suponiendo que la composición del aire y la velocidad no cambian y que no hay movimiento frente de presión se produce durante el día, el proceso de calentamiento es uno de presión constante. 28. ¿Qué es un proceso de flujo estacionario? Es un proceso durante el cual un flujo fluye de forma estacionaria por un volumen de control. 29. La densidad del aire atmosférico disminuye al aumento de la altura. A) use los datos de la tabla siguiente para obtener una ecuación de la variación de la densidad con la altura, y calcule la densidad a una altura de 7000m. B) calcule la masa de la atmosfera usando la correlación que obtuvo. Suponga que la tierra es una esfera perfecta con 6377 Km de radio, y suponga que le espesor de la atmosfera es de 25 Km. 30. ¿Cuál es la ley cero de la termodinámica? La ley cero de la termodinámica establece que dos cuerpos están en equilibrio térmico si ambos tienen la misma lectura de la temperatura, incluso si no están en contacto. 31. ¿Cuáles son las escales ordinarias y absolutas de temperatura, en el SI y en el sistema inglés? Las escalas de temperatura ordinaria para SI es Celsius y para el sistema ingles es Fahrenheit y los absolutos son el kelvin y el Rankine. 32. Un termómetro de alcohol y uno de mercurio indican exactamente 0°C con hielo fundente, y 100°C con agua hirviente. La distancia entre los dos puntos se dividen en 100 partes iguales. En ambos termómetro. ¿cree usted que esos termómetros indicaran exactamente lo mismo a una temperatura de, 60°C? explique por qué. Probablemente, pero no necesariamente. El funcionamiento de estos dos termómetros se basa en la expansión térmica de un fluido. Si los coeficientes de expansión térmica de ambos fluidos varía linealmente con la temperatura, a continuación, ambos fluidos se expandirá a la misma velocidad con la temperatura, y ambos termómetros siempre dará lecturas idénticas. De lo contrario, las dos lecturas pueden desviarse. 33. La temperatura en el interior del organismo de una persona saludable es de 37°C. ¿Cuánto es el kelvins? K = C + 273 K = 37°C + 273 = 310 K 34. Un sistema está a 18°C de temperatura. Exprese esa temperatura en R, K y °F K = C + 273 = 18 C + 273 = 291 K F = 1.8C + 32 = (1.8)(18) + 32 = 64.4°F R = F + 460 = 64.4 + 460 = 524.4 R 35. La temperatura de un sistema aumenta en 15°C durante un proceso de calentamiento. Exprese en Kelvins ese aumento de temperatura. K = ΔT (°C) = 15 K 36. A un intercambiador de calor entra vapor de agua a 300°k ¿Cuál es su temperatura en °F? C=k-273=300-273=27c F=1.8(C)+32=(1.8)(27)+32=80.6F 37. La temperatura dl aceite lubricante en un motor de automóvil resulta ser de 150°F ¿Qué temperatura tiene ese aceite en °C? C=(150-32)/(1.8)=65.6C 38. Un aire caliente está a 150°C ¿Cuál es su temperatura en °F? F = 1.8T (°C) + 32 = (1.8) (150) + 32 = 302°F 39. Los humanos se sienten más cómodos cuando la temperatura esta entre 65°F y 75°F. exprese esos límites de temperatura en °C. convierta el tamaño del intervalo entre esas temperaturas (10°F) a K, °C y R. ¿hay alguna diferencia si lo mide en unidades relativas o absolutas? C=(65-32)/(1.8)=18.3C C=(75-32)/(1.8)=23.9C TALLER PRESION MANÓMETRO Y BARÓMETRO 40. ¿Cuál es la diferencia entre presión manométrica y presión absoluta? La presión manométrica es aquella presión que ejerce un cuerpo sin tener en cuenta la presión que ejerce la atmosfera sobre este mientras que la presión absoluta es la suma de la presión manométrica y la presión atmosférica. 41. En una revista se dijo que unos médicos midieron la presión sanguínea de 100 adultos, usando dos posiciones del brazo distintas: paralelas al cuerpo (a lo largo del tronco) y perpendicular al cuerpo (hacia adelante). Las indicaciones en la posición paralela fueron hasta 10% mayores que en la posición perpendicular, independientemente si el paciente estaba parado, sentado o acostado. Explique la posible causa de esta diferencia. Esto sucede debido a que los vasos sanguíneos son más restringidos. 42. Una persona dice que la presión absoluta en un líquido de densidad constante aumenta al doble cuando la profundidad aumenta el doble. ¿Está usted de acuerdo? Explique por qué. No se duplica la presión absoluta, cuando la profundidad es doble se duplica la presión manométrica. 43. Se cuelga un cubo diminuto de acero en agua, con un hilo. Si la longitud de los lados del cubo es muy pequeña ¿Cómo compararía usted las magnitudes de las presiones sobre las caras superior e inferior y laterales del cubo? Debido a que el cubo tiene la misma área en todas las caras, además es pequeña por lo tanto la presión será igual en todas las caras. 44. Enuncie la ley de Pascal y proporcione un ejemplo de ella en el mundo real. La presión aplicada a un fluido en un recipiente confinado incrementa la presión en todo el fluido. Un ejemplo es el gato hidráulico de un gato 45. La presión máxima de inflado para un neumático suele estar escrita en el mismo. En un neumático, la indicación es que la presión máxima es 35psi (manométrica). Exprese esa presión máxima en kPa. 101.3 kPa= 14.7 psi X=241.19 kPa X=35psi 46. En un tanque de almacenamiento de aire comprimido la presión es 1500 kPa. Exprese esa presión utilizando una combinación de las unidades. A) kN y m; B) kg*m y s; C) kg*km y s a. (1500KPa)((1KN/m2)/(1KPa))=1500KN/m2 b. (1500KPa)((1KN/m2)/(1KPa))((1000Kgxm/s2)/(1KN))=1500000Kg/m2s2 c. (1500KPa)((1KN/m2)/(1KPa))((1000Kgxm/s2)/(1KN))((1000m/1Km))=1500000000Kg/Ks2 47. la presión absoluta en un tanque de aire comprimido es 200 kPa ¿Cuál es la presión en psi? 101.3 kPa= 14.7 psi X=29.02 kPa 200 kPa=x 48. un manómetro determina que una diferencia de presión es 40 pulgadas de agua. ¿Cuánto vale esa diferencia de presión en libras fuerza por pulgada cuadrada, psi? ΔP=ρhg = (62.4 lbm/ft) (32.174 ft/s )(40/12 ft)((1lbk)/(32.174lbm ft/s2))((1ft2/144in2)) = 1.44psi 49. la presión de helio en el interior de un globo de juguete es 1000 mm de Hg ¿Cuál es esa presión en kPa? 760 mm Hg= 101325 Pa X= 133.32 kPa 1000 mm Hg=X 50. el agua en un tanque está a presión, mediante aire comprimido, cuya presión se mide con un manómetro de varios líquidos, como se ve en la figura. Calcule la presión manométrica del aire en el tanque si h1=0.2 m, h2=0.3 my h3=0.46 m. suponga que las densidades de agua, aceite y mercurio son 1000 kg/m3, 850 kg/m3 y 13600 kg/m3, respectivamente. P1 + ρ water gh1 + ρ oil gh2 − ρ mercurygh3 = Patm P1 = Patm −ρ water gh1 − ρ oil gh2 + ρ mercurygh3 P1 − Patm = g (ρ mercuryh3 − ρ waterh1 − ρ oilh2 ) P (9.81 m/s )[(13,600 kg/m )(0.46 m)-(1000 kg/m )(0.2 m)- (850 kg/m )(0.3 m)](1N/1)(1/1000) =56.9KPa 51. Calcule la presión atmosférica en un lugar donde la indicación del barómetro es 750 mm Hg Suponga que la densidad del mercurio es 13600 kg/m3. P= ρgh = (13,600 kg/m) (9.81 m/s) (0.750 m) (1N/1Kgm/s2)(1KPa/1000N/m2) = 100,1 KPa 52. La presión manométrica de un líquido a 3 m de profundidad, es 28 kPa. Determine la presión manométrica en el mismo líquido a la profundidad de 9m. p2p1=ρgh2ρgh1 p2=p1h2h1 p2=28 kPa 9m3m=84 kPa 53. La presión absoluta en agua a 5m de profundidad resulta ser 145 kPa. Determine a) la presión atmosférica local y b) la presión absoluta a 5 m de profundidad, en un líquido cuya gravedad especifica sea 0.85 en el mismo lugar geográfico. P = ρgh =(145KPA)-(1000Kg/m3)(9.81m/s2)(5m)(1KPa/1000N/m2) =96KPa 54. Demuestre que 1 kgf/cm2=14.223 psi 1 kgf 9.80665 N (9.80665 N) (0.22481lbf/1N)=2.20463lbf 1 kgf/cm 2.20463 lbf/cm (2.20463 lbf/cm) (2.54cm/1in)2=14.223lbf/in2=14.223psi 55. Los diámetros del embolo que muestra la figura son D1=3pul y D2=2pul, determine la presión en psi, en la cámara, cuando las demás presiones son P1=150 psi y P2=200psi D1=3 pul P1=150 psi A=Πr2 A1= π (3/2)2 = 7.06 pul2 D2=2 pul P2=200 psi A1= π (D1/2)2 A2= π (2/2)2 = 3.14 pul2 A3= A1- A2=3.92 pul2 F1= P1A1=150psi*7.06 pul2 =1059 lbf F1= F2+ F3 F2= P2A2=200psi*3.14 pul2 =628.31 lbf F1- F2= F3=430.63 lbf P3= F3/ A3 P3=430.69 lbf/3.92 pul2=110 psi 56. en la figura anterior los diámetros del embolo son D1=10 cm D2=4cm. Si P1=1000 kPa y P3=500 kPa ¿Cuál es la presión en la cámara 2, en kPa? F2 + F3 = F1 P2 A2 + P3 (A1 –A2) = P1A1 P2=P1(A1/A2)-P3((A1/A2) -1) P2=P1( D1/D2)2 - P3 (( D1/D2)2-1) (1000KPa) (10/4)2 – (500 KPa ((10/4)2-1) 3625 KPa 57. en la figura anterior los diámetros del embolo son D1=10 cm D2=4cm. Cuando la presión en la cámara 2 es 2000kPa y en la cámara 3 es 700 kPa ¿Cuál es la presión en la cámara 1, en kPa? F2 + F3 = F1 P2 A2 + P3 (A1- A2) = P1 A1 P1=P2 (A2/A1)+P3 ((1 - A2/A1)) P1=P2 (D2/D1)2 + P3 ((1 - D2/D1)2) (2000KPa (4/10)2 + 700KPa ((1+ (4/10)2 =908KPa 58. una mujer pesa 70 kg, y el área total de las plantas de sus pies es 400 cm2. Desea caminar sobre la nieve, pero la nieve no puede resistir presiones mayores que 0.5 kPa. Determine el tamaño mínimo de los zapatos para nieve que necesita (superficie de huella por zapato) para que pueda caminar por encima de la nieve sin hundirse. A= w/p A=mg/p = (70kg) (9.81m/s”) 1N 1kpa = 1.37 m pulg 0.5 kpa 1kg.m/s” 1000N/m” 59. un vacuometro conectado a un tanque indica 15 kPa en un lugar donde la presión barométrica es 750 mm Hg Determine la presión absoluta en el tanque. Suponga que ρHg=13590 kg/m3. Patm = pgh = (13,590 km/m*)(9.807m/s”)(0.750m) (1N / 1kg.m/s” )( 1 kpa /1000N/m”) = 100.0 kpa Pabs = Patm – Pvac = 100.0 – 15 = 85.0 kpa 60. un manómetro conectado a un tanque indica 50psi en un lugar donde la presión barométrica es 29.1 pul de Hg Determine la presión absoluta en el tanque. Suponga que ρHg=848.4 lbm/pie3 ρ = 848.4 lbm/ft3. Patm = pgh = (848.4 ibm/ft*)(32.2 ft/s”)(29.1/12 ft ) (1ibf /32.2ibmxft/s” ) (1ft”/ 144in”) = 14.29 psia Pabs = Pgage + Patm = 50 + 14.29 = 64.3 psia 61. un manómetro conectado a un tanque indica 500 kPa en un lugar donde la presión atmosférica es 94 kPa. Determine la presión absoluta en el tanque. Pabs = Pgage + Patm = 500 + 94 Kpa= 594 KPa 62. el barómetro de un escalador indica 930 mbar cuando comienza a subir la montaña, y 780 mbar cuando termina. Sin tener en cuenta el efecto de la altitud sobre la aceleración gravitacional local, determine la distancia vertical que escalo. Suponga que la densidad promedio del aire es 1.20 kg/m3 ρ = 1.20 kg/m3. (1.20kg/m*)(9.81m/s”)(h) (1N /1kg.m/s”) (1bar / 100.000N/m”) = (0.930- 0.780) bar H = 1274m 63. el barómetro básico se pude utilizar para medir la altura de un edificio. Si las lecturas barométricas en la parte superior y en la base del edificio son 730 y 755 mm Hg respectivamente, determine la altura del edificio. Tome las densidades del aire y del mercurio como 1.18 kg/m3 y 13600 kg/m3, respectivamente. ρ = 1.18 kg/m3. The densidad del mercurio 13,600 kg/m3. = (13,600kg/m*)(9.807m/s”)(0.730m)( 1N/1kg-m/s”)(1Kpa /1000Nm”) = 97.36 Kpa Pbottom = ( pgh)bottom = (13.600kgm/m*)(9.807m/s”)(0.730m) (1N/1kg-m/s”)( 1 Kpa/1000N/m”) = 97.36 kpa (1.18kg/m*)(9.807m/s”)(h) (1N/ 1kg.m/s”)(1kpa/1000N/m2) = (100.70 – 97.36)kpa h = 288.6 m 65. Determine la presión ejercida sobre un buzo a 30m por debajo de la superficie libre del mar. Suponga una presión barométrica de 101 kPa y una densidad relativa de 1.03 para el agua del mar. SG = 1.03 Densidad del agua 1000 kg/m3. p = SG pH2o = (1.03)(1000kg/m*) =1030kg/m3 P = Patm + pgh = (101 kpa) + (1030 kg/m*)(9.807m/s”)(30m) ( 1Kpa/1000 N/m”) = 404.0 Kpa 66. Un gas está contenido en un dispositivo vertical de cilindro embolo entre los que no hay fricción. El embolo tiene una masa de 4kg y un área de sección transversal de 35 cm2. Un resorte comprimido sobre el embolo ejerce una fuerza de 60N. si la presión atmosférica es de 95 kPa, calcule la presión dentro del cilindro. PA=Patm A + W + F P=Patm+(mg+f/A) = 95KPa+((4kg+9.81m/m2+60N)/35X1O EXP -4 m2) (1KPa/100N/M2) =123,4KPa * P= (F (y)/A) W=m⋅g P= ((99.24 N)/(35cm²×(((1m)/(100cm)))²)) W=4 kg × 9.81 kg(m/(s²)) P=((99.24 N)/(0.0035 m²)) W=39.24 kg(m/(s²)) P=28354.28 Pa W=39.24 N ∑F(y)=0 F(y)= 60N+39.24N F(y)= 99.24N Pa=Patm+Pb Pa=95kPa+28.35kPa Pa=123.35kPa Pa=123.4kPa 1-70 Un manómetro que contiene aceite (ρ=850kg/m³) se conecta a un recipiente lleno de aire. Si la diferencia del nivel de aceite entre ambas columnas es de 60 cm y la presión atmosférica es de 98 kPa, determine la presión absoluta del aire en el recipiente. Respuesta: 103 kPa. ρaceite=8.50((kg)/(m³)) Δh=60cm Patm=98kPa Pa=Patm+ghρ Pa=98000+(8.50((kg)/(m³))×9.81(m/(s²))×0.6m) Pa=103000Pa Pa=103kPa 1-86 Un recipiente con varios líquidos se conecta con un tubo en U, como se ve en la figura P1-86. Para las gravedades específicas y alturas de columna indicadas, calcule la presión manométrica en A. También determine la altura de una columna de mercurio que causa la misma presión en A. Respuesta: 0.471 kPa, 0.353 cm Pman_(A)=PA-Patm Patm+ρaceite⋅g⋅haceite+ρagua⋅g⋅hagua-ρgli⋅g⋅hgli=PA 1atm+900((kg)/(m³))×9.81(m/(s²))×0.70m+1000((kg)/(m³))×9.81(m/(s²))×0.30m1260((kg)/(m³))×9.81(m/(s²))×0.70m=PA Pgli_(T)=Pgli₂₀-Pgli₉₀ Pgli_(T)=-Pgli₇₀ PA-Patm=6180.3((kg⋅m)/(s²))+2940-8652.42 Pman_(A)=467.92((kg⋅m)/(s²)) Pman_(A)=468Pa Pman_(A)=0.468kPa ρaceite=0.90×1000((kg)/(m³)) ρglicerina=1.26×1000((kg)/(m³)) ρaceite=900((kg)/(m³)) ρglicerina=1260((kg)/(m³)) Igualamos Columna Hg la Pman_(A) a la Pde una Columna Hg γHg=13.6 ⇉ ρHg=13.6×1000((kg)/(m³)) hHg=((Pman_{A})/(ρHg⋅g)) ↓ ↓ gravedad específica 13.6 hHg=((0.468kPa)/(13.6×1000((kg)/(m³))×9.81(m/(s²)))) hHg=0.00353 m hHg=0.353 cm 1-94 La fuerza generada por un resorte está dada por F = k x donde k es la constante del resorte y x su desviación. El resorte de la figura P1-94 tiene una constante de 8 kN/cm. Las presiones son P₁ = 5000 kPa, P₂ = 10000 kPa y P₃ = 100 kPa. Si los diámetros del émbolo son D₁ = 8 cm y D₂ = 3 cm, ¿cuál será la desviación del resorte? Respuesta: 1.72 cm F=kx k=8((KN)/(cm)) P₁=5000kPa A₁=π(((D₁)²)/4) A₁=3.1415⋅(((0.08)²)/4) A₁=5.02×10⁻³ P₂=10000kPa P₃=100kPa A₃=A₁-A₂ A₃=0.004314 m² P₁=((F₁)/(A₁)) ⇉ F₁=25.13 KN F₂=7.06 KN A₂=π(((D₁)²)/4) A₂=3.1415⋅(((0.03)²)/4) m² A₂=7.06×10⁻⁴m² F₃=0.4314 KN F(x)+F₁=F₂+F₃ F(x)=F₂+F₃-F₁ F(x)=7.06 KN+0.4314 KN-25.13 KN F(x)=-17.64 KN x=(( F(x))/k)=-((17.64 KN)/(8 ((KN)/(cm)))) x=2.20 cm 1-107E Se sabe bien que el aire frío se siente mucha más frío cuando hace viento, que lo que indica el termómetro; eso se debe al “efecto frigorífico” del viento. Se debe al aumento en el coeficiente de transferencia de calor por convección al aumentar la velocidad del aire. La temperatura equivalente por enfriamiento de viento, en ° F, se determina con la ecuación [ASHRAE, Handbook of Fundamentals (Atlanta, GA, 1993), p, 8.15]: Tequiv = 91.4 - (91.4 – Tambiente ) × 0.475 - 0.0203V + 0.304 √V Siendo V la velocidad del aire, en mi/h, y Tambiente la temperatura del aire ambiente, en ° F. Se supone que el aire ambiente es inmóvil cuando los vientos son ligeros, hasta de 4 mi/h. La constante 91.4 ° F en esta ecuación es la temperatura promedio de la piel de una persona en reposo, en un ambiente confortable. La temperatura equivalente con aire a Tambiente, en movimiento a la velocidad V, se sentirá como si el aire estuviera a la temperatura Tequiv . Aplique los factores de conversión adecuados para obtener una ecuación equivalente en el sistema SI, donde V sea la velocidad del viento, en km/h y Tambiente sea la temperatura del aire ambiente en ° C. Respueta: Tequiv 33.0 - (33.0 – Tambiente ) × (0.475 - 0.0126V + 0.240 √V) Tequiv=91.4-(91.4-Tamb)×(0.475-0.0203V+0.304(V)1/2) ((mi)/h)×((1.6km)/(1mi))=1.6((km)/h) 91.4° F=32.7° C Tequiv=33-(33-Tamb)×(0.475-0.0203(V/(1.609))+0.304((V/(1.609))1/2)) Tequiv=33-(33-Tamb)×(0.475-0.0126 V+0.240(V)1/2) 1-110 Con frecuencia, los globos se llenan con helio gaseoso, porque sólo pesa la séptima parte de lo que pesa el aire bajo condiciones idénticas. La fuerza de flotación, que se puede expresar como Fb = ρaire gVglobo , impulsará dos personas de 70 kg cada una, determine su aceleración al soltarlo. Suponga que la densidad del aire es 1.16 kg/m³ y desprecie el peso de sogas y la canastilla. Respuesta: 16.5 m/s2. P=(P/7) Fb=ρaire⋅g⋅V(globo) ρ(He)=(1/7)ρaire D=10 m Fb= 7ρ(He)⋅g⋅V(globo) 7ρ(He)=ρaire W(P) = 140 kg ρaire = ((1.16 ((kg)/(m³)))/7) =ρ(He) = 0.166 ((kg)/(m³)) V(globo) = ((π⋅D³)/6) V(globo) = ((π⋅(10 m)³)/6) V(globo) = 523.3 m³ ∑ F₁ = m⋅a F(b) – W(T)P = m(T)⋅a (9.81(m/(s²))×1.16((kg)/(m³))×523.3 m³) - (226.87 kg ×9.81(m/(s²))) = 226.87 kg⋅a a= ((5954.94 - 2225)/(226.87)) a = 16.45 (m/(s²)) ρ = (m/(V(He))) ρ(He) × 523.3 m³ = m(He) 0.166 ((kg)/(m³)) × 523.3 m³ = 86.87 kg = m(He) ∑F₁ = m(T) ⋅ a(T) m(T) = m(globo) + m(p) m(T) = 86.87 + 140 m(T) = 226.87 kg 1-112 Determine la cantidad maxima de carga, en kg, que puede llevar el globo descrito en el problema 1-110. Respuesta: 520.5 kg Fb-WT=0 9.81(m/(s²))×1.16((kg)/(m³))×523.3 m³-m(T)×9.81(m/(s²))=0 m(T)=607.028 kg m(P)=m(T) – m(globo) m(P) = 520.15 kg 1-114 La mitad inferior de un contenedor cilíndrico de 10 m de altura está llena de agua (ρ = 1000 kg/m3), y la mitad superior está llena de aceite, que tiene una gravedad específica de 0.85. Determine la diferencia de presión entre la parte superior y la inferior del cilindro. Respuesta: 90.7 kPa. γaceite = ((ρaceite)/(ρH2O)) ρaceite = 0.85 × 1000((kg)/(m³)) ρaceite = 850 ((kg)/(m³)) Pman = Patm + ρ⋅g⋅h P_{A} = Pman - Patm P_{A} = ρ⋅g⋅haceite + ρ ⋅ g ⋅ hagua P_{A} = 850 ((kg)/(m³)) × 9.81(m/(s²)) × 5 m + 1000 ((kg)/(m³))× 9.81(m/(s²)) × 5 m P_{A} = 416492.5 Pa + 49050 Pa P_{A} = 90742.5 Pa P_{A} = 90.7 kPa 1-116 Una olla de presión cuece mucho más rápidamente que una olla ordinaria manteniendo una presión y una temperatura más alta en el interior. La tapa de una olla de presión está bien sellada, y el vapor sólo puede escapar por una abertura en medio de la tapa. Una pieza separada de metal, la válvula de purga, está encima de esta abertura, y evita que el vapor se escape hasta que la fuerza de la presión vence al peso de la válvula de purga. El escape periódico del vapor evita de esta manera cualquier acumulación peligrosa de presión, y mantiene la presión interna a un valor constante. Determine la masa de la válvula de purga de una olla de presión cuya presión de operación es 100 kPa manométrica y tiene un área de sección transversal de la abertura de 4 mm2. Suponga una presión atmosférica de 101 kPa, y dibuje el diagrama de cuerpo libre de la válvula de purga. Respuesta: 40.8 g P_{operacion} = 100 kPa P_{op} = ((Fy)/A) Fy = P_{op} × A Fy = 100000 Pa × 4 mm² × (((1 m)/(1000 mm)))² Fy = 100000 (N/(m²)) × 0.000004 m² Fy = 0.4 kg W = Fy W = 0.4 kg(m/(s^{"})) m × 9.81(m/(s²)) = 0.4 kg(m/(s^{"})) m = ((0.41)/(9.81)) kg m = 0.04082 kg × ((1000 g)/(1 kg)) m = 40.8 g http://es.scribd.com/doc/183285661/Cuestionario-de-Termodinamica-docx http://es.scribd.com/doc/205289048/Ejercicios-Termodinamica-Resueltos http://es.scribd.com/doc/135254570/Ejercicios-Para-Recuperacion-1er-Corte-1 http://www.buenastareas.com/ensayos/Ejercicios-Cengel-Cap-1-Y2/6993014.html