Ejercicios de termodinamica

EJERCICIOS DE TERMODINÁMICA

UNIDAD I. FUNDAMENTOS DE LA TERMODINÁMICA

Docente: Ing. Rafael Sánchez Navarro

1. La densidad de un determinado líquido orgánico es 0,80 g/cm3. Determinar el peso específico, en N/m3, cuando la aceleración local (g) es 2,50 m/seg2. RESP. 2000 N/m3

1. La presión manométrica de un sistema es equivalente a una altura de 24 in de un fluido con una densidad relativa de 0,80. Si la presión barométrica es 29,5 inHg, calcular la presión absoluta en el interior de la cámara en psia. RESP.   15,18 Psia

1. Si la presión barométrica es 30,15 inHg, convertir (a) 35,0 psia en presión manométrica en psig, (b) una presión de vacío de 20,0 inHg en psia , (c) 10 psia en presión de vacío en inHg, y (d) 20,0 inHg de presión manométrica en psia. RESP. a) 20,2 psig ; b) 4,99 psia ; c) 9,7898 inHg ; d) 24,631382 psia

1. Un depósito de almacenamiento vertical contiene inicialmente agua ( ᵨ=1000 kg/m3) hasta una altura de 4 m. Se añade aceite inmiscible de densidad relativa 0,88 hasta que la altura del líquido es 10 m. Si la presión barométrica es 97,2 kPa y g= 9,80 m/seg2, determinar la presión absoluta en el fondo del agua, en kPa y bar. RESP. 188,1 KPa ; 1,88 bar

1. La presión manométrica de un gas dentro de un depósito es 25 kPa. Determinar la altura vertical, en metros, del líquido del manómetro acoplado al sistema si el fluido, a temperatura ambiente, es (a) agua, (b) mercurio (ᵨ= 13600 kg/m3), y (c) un aceite de densidad relativa 0,88 con g= 9,75 m/seg2. RESP. a) 2,564 m : b) 0,188 m ; c) 2,914 m

1. Un manómetro marca una diferencia de altura del líquido de 0,87 m, la presión barométrica es 98,0 kPa y g es 9,80 m/seg2. Si la presión absoluta del sistema es 0,106 MPa, determinar la densidad del líquido manométrico, en kg/m3. RESP. 938,3 Kg/m3

1. Un depósito de 11 m3 de aire está dividido por una membrana en una parte A, con un volumen de 6 m3, y una parte B, con un volumen específico inicial de 0,417 m3/kg. Se rompe la membrana y el volumen específico es 0,55 m3/kg. Calcular el volumen específico del aire inicial en A en m3/kg. RESP.  0,749 m3/kg.

1. Un cilindro en posición vertical contiene nitrógeno a 1,4 bar. Un émbolo sin fricción, de masa m, colocado sobre el gas, separa a éste de la atmósfera, cuya presión es 98 kPa. Si la aceleración local de la gravedad (g) es 9,80 m/seg2 y el área del émbolo es 0,010 m2, determinar la masa en kilogramos del émbolo en reposo. RESP. m = 42,857 Kg

1. El émbolo de un dispositivo cilindro-émbolo en posición vertical tiene un diámetro de 11 cm y una masa de 40 kg. La presión atmosférica es 0,10 MPa y la aceleración local (g) es igual a 9,97 m/seg2. Determinar la presión absoluta del gas del interior del dispositivo.RESP.  0,1419 MPa

1. Un gas está contenido en un dispositivo de cilindro-émbolo vertical sin fricción. El émbolo tiene una masa de 4 kg y un área de sección transversal de 35 cm2. Un resorte comprimido ejerce sobre el émbolo una fuerza de 60 N. Si la presión atmosférica es de 95 KPa, determinar la presión del cilindro.  RESP. P = 123,4 KPa

1. Un cilindro al que va ajustado a un pistón contiene 3,0 moles de helio (He) gaseoso a la presión de 1 atm. Está introducido en un termostato a la temperatura constante de 400°K. La presión aumenta hasta 5 atam. Calcular el trabajo si el gas es ideal y el volumen inicial y final. RESP. W= - 16,057 KJ. V1 = 98,46 litros. V2 = 19,6 litros.

1. Un calorímetro de hierro de masa igual a 179 g contiene 900 g de agua a 24 °C, en la cual se sumerge un bloque de metal de masa 583 g y calentado a 185,9 °C. La temperatura de equilibrio térmico es de 41 °C. Si el calor específico del hierro es igual a 0,107 Kcal/Kg °C , determinar el calor específico del metal. RESP. Ce = 0,23 Kcal/Kg °C.

1. Sabiendo que el peso molecular del O2 es 32, expresar la constante R = 8,31 J/°K. mol en las unidades siguientes:

1. atm.lt/°K.mol    ; b) bar.m3/ °K. mol  ; c) KPa. cm / ° K. g  ;  d) W. h/°K . Kg  ; e) m2/ °K. seg2

RESP.- a) 0,08201 a)        atm.lt/°K.mol  , b) 0,0831 bar.m3/ °K. mol   ; c) 2,648 KPa.cm/ ° K. g    ;  d) 0.072 W. h/°K . Kg   ; e) 259,68 m2/ °K. seg2

1. Cuál será la densidad relativa  de un aceite si su volumen  es equivalente al peso de 13270 n de agua y el peso del aceite es de 9955 N. Densidad del agua = 1000 Kg/m3. RESP. S.G = 0750

1. Cuál será el volumen de un aceite de densidad relativa  igual a 0,75 si su masa es equivalente a la masa de 3 m3 de agua. RESP. Vaceite = 4 m3

1. Un depósito de nitrógeno de 9 m3 está dividido en dos partes por medio de una membrana. La parte A tiene una densidad inicial de 1, 667 Kg / m3 , y la parte B tiene una masa de 6 Kg. Después de romperse la membrana, se encuentra que la densidad es 1,778 Kg / m3 . Calcular la densidad inicial del gas en la parte B, en Kg / m3 . RESP = 1,99 Kg / m3

1. Un manómetro del tipo U, contiene u líquido inmiscible de densidad 700 Kg / m3 sobre otro líquido de densidad 800 Kg / m3 . Las alturas de los líquidos superior e inferior, son 70 y 40cm, respectivamente. Si la presión atmosférica es 95 KPa y la aceleración de la gravedad (g) es 9,7 m/seg2 , determinar : a) La presión manométrica , y b) la presión absoluta del sistema , em KPa. RESP. a) 7,857 KPa ; b) 102,857 KPa

1. Un submarino navega a una profundidad de 280 metros enn aguas marinas de densidad 1030 Kg / m3 . Si el interior del submarino está presurizado a la presión atmosférica estándar, determinar la diferencia de presión a través del casco. A) en KPa , b) en bar . La aceleración de la gravedad medida es de 9,7 m/seg2. RESP. a) 2696,155 KPa , b) 26,96 bar

1. Las 3 cuartas parte inferior de un contenedor cilíndrico de 10 metros de altura está llena de agua (densidad del agua = 1000 Kg / m3) , y la otra parte superior está llena de aceite, que tiene una gravedad específica de 0,85. Determinar la presión entre la parte superior y la inferior del cilindro. RESP.  94, 42 KPa

1. Considere un tubo en U cuyas ramas están abiertas a la atmósfera. Se agrega agua dentro del tubo desde un extremo y aceite ligero (densidad del aceite= 790 Kg / m3) desde el otro. Una de las ramas contiene 70 cm de agua mientras que la otra contiene ambos fluidos con una relación de altura aceite-agua de 4. Determinar la altura de cada fluido en esta última rama. RESP. altura agua = 0168 m ; altura del aceite = 0672 m

1. Un manómetro mide a) 1,60 bar (manométrica) cuando el barómetro da una lectura de 755 mm Hg, y b) 23,0 psig cuando el barómetro marca 28,9 pulg. Hg . Obtenga la presión absoluta del sistema a) en bar , y b) en psia. RESP. a) 2,60 bar , b) 37,1 psia

1. Para medir la presión de un depósito se emplea un manómetro. El líquido manométrico es un aceite de densidad relativa 0,87 y la altura del líquido es 45,2 cm. Si la presión barométrica es de 98,a KPa, determinar la presión absoluta en el depósito, en KPa y atm, si g = 9,8 m/seg2. RESP. 102,2 KPa,  1008635,306 atm.

1. Un émbolo de 45 Kg de masa y área 0,020 m2 encierra un gas en equilibrio mecánico que se encuentra en el interior de un dispositivo cilindro-émbolo colocado verticalmente. Sobre la cara externa del émbolo actúa una presión barométrica de 1,020 bar, y la aceleración local de la gravedad es 9,75 m/seg2. Determinar la presión en el cilindro en bar. RESP. 1,239 bar

1. Un manómetro de agua (15 °C) indica una presión de 32 cm de agua superior a la atmosférica. La presión barométrica es de 752 mm Hg. Determinar la presión absoluta de KPa. RESP.  103,396 KPa

1. El nivel del agua en un tanque hermético es de 30,48 m sobre el suelo. La presión del espacio de aire sobre el agua es de 1,125 Kgf/cm2 . La densidad media del agua es de 1000 Kg / m3. ¿Cuál es la presión del agua al nivel del suelo en Kgf/cm2 y en lbf/ pulg2?  RESP. 4,175 Kgf/cm2   ; 59,38 lbf/ pulg2

...