Problemas termodinamica. Ingeniería industrial y pensamiento sistémico

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Ingeniería industrial y pensamiento sistémico

Entregable 1

En este entregable aplicaremos los conocimientos adquiridos durante la semana sobre los diferentes sistemas termodinámicos y de sus principales variables(presión, volumen, temperatura) que nos sirven para definir y ver mejor el comportamiento del mismo.

Un alumno construye un termómetro e inventa su propia escala termométrica, tomando como puntos de referencia el de congelación del agua como 0°A (A de alumno) y el de ebullición del agua como 50°A. Al medir la temperatura de un vaso de precipitados con agua con su termómetro, encuentra que la temperatura del agua es de 23°A. ¿Cuál es la temperatura en °C, °F, R y K?

Tenemos que :

ΔT(C°)             ΔT(A°)

100                           50

  C°                                23

C°=23*100/(50)= 46°C

Calculamos la temperatura en R:

T(R) = 9/5 * (°C + 273,15)
T(R) = 9/5 * (46°C + 273,15)
T(R) = 574,47R

Ahora en K:

T(K) = °C + 273,15
T(K) = 46°C + 273,15
T(K) = 319,15K

Finalmente en F:

T(°F) = °C * 9/5 + 32
T(°F) = 46°C * 9/5 + 32
T(°F) = 114,8°F

1. Un avión cuya masa es de 9000 kg vuela a una velocidad de 150 m/s a una altitud de 12500 m respecto a la superficie de la Tierra. La aceleración de la gravedad en estas condiciones es de 9.72 m/s2 . A) Calcule las energías cinética y potencial del avión en kJ. B) Si el avión se mantiene volando a la misma altura, pero la energía cinética incrementa en 3000kJ, ¿cuál será la velocidad final del avión?

M= 9000kg

Vi= 150M/s

H= 12500

G= 9.72 m/s2

Ec= ½ m[pic 3]

   = ½ 9000*150= 101250000J= 101250KJ

Ep= mgh

    = 90000*9.72*12500= 1093500000J= 1093500KJ

Ec+3000KJ= Ecf

101250+3000= ½ 9000*[pic 4]

104250=4500[pic 5]

 = 104250/4500= 23.16[pic 6]

 vf   =  = 4.8 m/s[pic 7][pic 8]

1. Un resorte con longitud natural de 0.45 m se somete a la acción de una fuerza. Si esta fuerza realiza un trabajo de 35 J sobre el resorte para llevarlo a una longitud final de 0.52 m. Encuentre la constante característica del resorte

Constante Característica de un resorte: "k" 

F=-k.Δx

y Δx= Es la distancia que hemos estirado el resorte. 

ΔX= 0,52-0,45= 0,07 

T= 35J

T= -K Δ/(2)[pic 9]

Tenemos entonces que 35= -K Δ/(2)[pic 10]

70= -k (0,07)²

k=14,285,71 J/m

4.Calcule la presión en el fondo de una columna de fluido de 10 m de alto con una presión atmosférica de 101 kPa en la superficie superior del fluido si el fluido es: a) mercurio, b) aceite, c) glicerina. La temperatura a la que se realizan las mediciones es a 25°C.

P= pgh+Patm

Mercurio:

P= (13.55*1000)*9.8*10+ 101Kpa

P= 13550*9.8*10+101Kpa

P=1327.9Kpa+101Kpa= 1428.9 Kpa

Aceite:

P= (.92*1000)*9.8*10+ 101Kpa

P= 920*9.8*10+101Kpa

P=191.16

Glicerina:

= (1.26*1000)*9.8*10+ 101Kpa

=1260*9.8*10+101Kpa

=224.48Kpa

5. De las siguientes ecuaciones, explique cuáles son dimensionalmente correctas: a) vf=vi+ax, donde vf, vi representan velocidad final e inicial respectivamente, a es la aceleración y x la distancia. Esta ecuacion es

dimensionalmente correcta pues tenemos que :

Vf tiene por dimensiones la distancia y el tiempo , asi como Vi y además a la aceleración es la división entre la variación de la velocidad y el tiempo.

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