Problemas de Termodinmica

Primer Parcial

1. La mitad inferior de un recipiente cilndrico de 10m de altura se llena con agua (=1000 kg/m3) y la mitad superior con aceite que tiene una densidad relativa de 0.85. Determina la presin total que se ejerce sobre el cilindro. Desprecia la presin

atmosfrica. (R. 90.7 kPa)

2. Un alumno vive en un dormitorio de 4m X 6m X 6m, y enciende su ventilador de 150 W antes de salir de la habitacin, por la maana en un da de verano, esperando que

al regresar el recinto est ms fro. Suponiendo que todas las puertas y ventanas estn

hermticamente cerradas, y no tomando en cuenta transferencias de calor por las

paredes y ventanas, determina la temperatura en el recinto cuando regrese el

estudiante, 10 h despus. Usa los valores de calor especfico a temperatura ambiente,

y suponer que las condiciones de la habitacin eran 100 kPa y 15C. (R. 58.2C)

3. Determina la potencia (kW) transmitida por la flecha de un automvil cuando el momento de torsin aplicado es de 200 Nm y la flecha gira a razn de 4000 rpm

(R. 83.8 kW)

4. Se calienta lentamente un gas no ideal y se expande reversiblemente a presin constante de 275 Torr, desde un volumen de 385 cm3 hasta 875 cm3. Calcular el

trabajo en Joules.

5. Determinar el trabajo (Btu) realizado por una persona al levantar a 1 pie de altura una maleta de 50 lbm. g=32.174 pie/s2. (R. 0.0642 Btu)

6. Determina la potencia (kJ) requerida para acelerar un automvil de 900 kg, desde el reposo hasta una velocidad de 80 km/h en 20 segundos sobre un camino plano.

(R. 11.1 kW)

7. Un recinto se calienta con un calentador de resistencia. Cuando las prdidas de calor del recinto, en un da invernal, son de 6500 kJ/h, la temperatura permanece constante,

aun cuando el calentador trabaje continuamente. Determina la potencia del calentador

en kW.

8. La parte superior de un tanque de agua est dividida en dos compartimentos, como se muestra en la figura. En un

compartimento se vierte lquido de densidad desconocida y

el nivel del agua sube cierta cantidad para compensar este

efecto. De acuerdo con las alturas finales del lquido que se

muestran en la figura, calcula la densidad del lquido

agregado. Suponer que el lquido no se mezcla con el agua.

Problemas de Termodinmica

Primer Parcial

9. Un tanque rgido de 1 m3 contiene hidrgeno a 250kPa y 550 K. El gas se enfra hasta que su temperatura disminuye a 350 K. Determina:

a) la presin final en el tanque. (R. 159.1 kPa)

b) la cantidad de calor transferido. (R. -230.34 kJ)

10. La temperatura de un sistema aumenta en 60F durante un proceso de calentamiento. Expresa este aumento de temperatura en R, K y C. (R. 60 R, 33.3 C, 33.3 K)

11. Dixido de carbono contenido en un dispositivo de cilindro-mbolo se comprime de 0.3 a 0.1 m3. Durante el proceso, la presin y el volumen constante se relacionan

mediante P=aV-2, donde a=8KPam6.Calcula el trabajo efectuado sobre el CO2 durante

este proceso. (R. 53.33 kJ)

12. Un dispositivo de cilindro-mbolo contiene en un principio 0.25 kg de gas de nitrgeno a 130 kPa y 120C. Ahora se expande isotrmicamente el nitrgeno hasta

una presin de 100 kPa. Determina el trabajo de frontera efectuado durante este

proceso. (7.65 kJ)

La relacin para una expansin isotrmica es W=P1V1 ln(V2/V1)

13. Un radiador elctrico con 30 L de aceite se coloca en un recinto de 50 m3. Tanto el

recinto como el aceite del radiador estn a 10C en un principio. El radiador tiene una

potencia de 1.8 kW, y se enciende. Al mismo tiempo, se pierde calor del recinto a una

tasa promedio de 0.35 kJ/s. Despus de algn tiempo, se mide la temperatura

promedio y resulta 20C, para el aire del recinto, y 50C para el aceite del radiador.

Suponiendo que la densidad y el calor especfico del aceite sean 950 kg/m3 y 2.2

kJ/kgC, respectivamente. Determina cunto tiempo se mantuvo encendido el

calentador. Suponer que el recinto est bien hermetizado, para que no haya fugas de

aire. (R. 34 min)