Gua de trabajo para Jueves prcticos Termodinmica Aplicada 04/2015

1.- El agua en un recipiente est a presin, mediante aire comprimido, cuya presin se mide con un manmetro de varios lquidos, como se ve en la figura a continuacin. Calcule la presin manomtrica del aire en el recipiente si h1 = 0.2 m, h2 = 0.3 m y 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.

2.- Calcule la presin atmosfrica en un lugar donde la indicacin del barmetro es 750 mm Hg. Suponga que la densidad del mercurio es 13 600 kg/m3

3.- La presin manomtrica en un lquido, a 3 m de profundidad, es 42 kPa. Determine la presin manomtrica en el mismo lquido a la profundidad de 9 m.

4.- La presin absoluta en agua a 5 m de profundidad resulta ser 145 kPa. Determine a) la presin atmosfrica local y b) la presin absoluta a 5 m de profundidad, en un lquido cuya gravedad especfica sea 0.85, en el mismo lugar geogrfico

5.- Un gas est contenido en un dispositivo vertical de cilindro-mbolo entre los que no hay friccin. El mbolo tiene una masa de 3.2 kg y un rea de seccin transversal de 35 cm2. Un resorte comprimido sobre el mbolo ejerce una fuerza de 150 N. Si la presin atmosfrica es de 95 kPa, calcule la presin dentro del cilindro.

6.- Un manmetro que contiene aceite ( = 850 kg/m3) se conecta a un recipiente lleno de aire. Si la diferencia del nivel de aceite entre ambas columnas es de 36 cm y la presin atmosfrica es de 98 kPa, determine la presin absoluta del aire en el recipiente.

7.- Agua dulce y de mar fluyen en tuberas horizontales paralelas conectadas entre s mediante un manmetro de tubo en doble U, como se muestra en la figura a continuacin. Determine la diferencia de presin entre las dos tuberas, considerando la densidad del agua de mar a ese punto de = 1035 kg/m3. Se puede ignorar la columna de aire en el anlisis?

8.- Calcule la presin absoluta P1, del manmetro de la figura a continuacin, en kPa. La presin atmosfrica local es 758 mm Hg.

9.- Un recipiente con varios lquidos se conecta con un tubo en U, como se ve en la figura a continuacin. Para las gravedades especficas y alturas de columna indicadas, calcule la presin manomtrica en A. Tambin determine la altura de una columna de mercurio que causara la misma presin en A.

10.- La fuerza F necesaria para comprimir un resorte una distancia x es F = F0 + kx, donde k es la constante del resorte y F0 es la precarga. Calcule el trabajo necesario para comprimir un resorte cuya constante es k = 200 lbf/pulg, una distancia de una pulgada, a partir de su longitud sin precarga (F0 = 100 lbf). Exprese su resultado en lbf pie y en Btu.

11.- Un automvil de 1200 kg daado est siendo remolcado por un camin. Despreciando la friccin, la resistencia del aire y la resistencia al rodado, determine la potencia adicional necesaria a) para velocidad constante en un camino a nivel, b) para velocidad constante de 50 km/h en un camino ascendente con inclinacin de 30 respecto a la horizontal y c) para acelerar en un camino a nivel desde reposo hasta 90 km/h en 12 s.

12.- Calcule el trabajo que puede ser hecho por una masa de 400 g que cae desde una altura de 300 cm.

13.- Cul ser el trabajo realizado al desplazar una masa de 500 g, hasta una altura de 1 Km. De su respuesta en caloras y joules.

14.- Si en un proceso dado, el cambio neto total de energa interna de un sistema es de 100.0 cal, y el mismo realiz un trabajo de w = 100.0 cal, determine el calor transferido al sistema

15.- Complete las siguientes tablas para el H2O

16.- Tres kilogramos de agua en un recipiente ejercen una presin de 100 kPa, y tienen 250 C de temperatura. Cul es el volumen de este recipiente?

17.- Un recipiente de 0.5 m3 contiene 10 kg de refrigerante 134, a 20 C. Determine a) la presin, b) la energa interna total y c) el volumen ocupado por la fase lquida

18.- Un dispositivo de cilindro-mbolo contiene inicialmente 1.4 kg de agua lquida saturada a 200 C. Entonces, se transmite calor al agua, hasta que se cuadruplica el volumen, y el vapor slo contiene vapor saturado. Determine a) el volumen del recipiente, b) la temperatura y presin finales, y c) el cambio de energa interna del agua.

19.- Un contenedor de 3 pies3 se llena con 2 lbm de oxgeno, a una presin de 80 psia. Cul es la temperatura del oxgeno?

20.- Una masa de 2 kg de helio se mantiene a 300 kPa y 27 C en un contenedor rgido. Qu capacidad tiene el contenedor en m3?

21.- Un recipiente rgido contiene un gas ideal a 1227 C y 200 kPa manomtricos. El gas se enfra hasta que la presin manomtrica es de 50 kPa. Si la presin atmosfrica es de 100 kPa, determine la temperatura final del gas.

22.- Calcule el volumen especfico de vapor de agua sobrecalentado a 3.5 MPa y 450 C, de acuerdo con a) la ecuacin del gas ideal, b) la carta de compresibilidad generalizada, y c) las tablas de vapor. Determine el error que se comete en los dos primeros casos.

23.- Un recipiente rgido bien aislado contiene 2 kg de un vapor hmedo de agua, a 150 kPa. En un principio, tres cuartos de la masa estn en la fase lquida. Una resistencia elctrica colocada en el recipiente se conecta con un suministro de voltaje de 110 V, y pasa una corriente de 8 A por la resistencia, al cerrar el interruptor. Determine cunto tiempo se necesitar para evaporar todo el lquido en el recipiente. Tambin muestre el proceso en un diagrama T-V con respecto a lneas de saturacin.

24.- Se condensa isotrmicamente vapor saturado a 200 C hasta lquido saturado, en un dispositivo de cilindro-mbolo. Calcule el calor transferido y el trabajo efectuado durante este proceso, en kJ/kg.

25.- Un recipiente rgido de 10 L contiene inicialmente una mezcla de agua lquida y vapor a 100 C con calidad de 12.3 por ciento. Luego se calienta la mezcla hasta que su temperatura es de 150 C. Calcule la transferencia de calor necesaria para este proceso.