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GUÍA UNIDAD N°1 TERMODINAMICA
1. Convertir lo siguiente a unidades SI.
a.- 6 (pie) ;
b.
b.- 4 (plg3)
;
c.- 2 (slug)
e.- 2000 (pie-lbf/s)
;
f.- 150 (hp)
R: a.- 1,829 (m)
; b.- 65,56 (cm3)
;
d.- 54.24 (N-m)
; e.- 2712 (W)
;
g.- 0.2832 (m3/s)
;
d.- 40 (pie-lbf)
;
g.- 10 (pie3/s)
c.- 29.18 (kg)
f.- 111.9 (kW)
2. Cien moles de CO2 gaseoso se encuentran contenidos en un recipiente cilíndrico de
10 cm de radio y 0,25 m de altura. Determine la densidad en:
a) g/cm3; b) lb/ft3 R: 0,56gr/cm3; 34,89 lb/ft3
(Dato:: el peso molecular del gas es 44 [gr/mol = lb/lbmol = kg/kmol])
3. Determine la densidad molar en kmol/m3 de un líquido, cuyo peso molecular es 50
g/mol y cuya densidad másica es 20 lb/ft3 (dato: ρmolar=ρmásica*PM)
R: 6,41 kmol/m3
4. Determine la relación de temperatura T1/T2 para los siguientes casos: a) T1 = 20 °C y
T2 = 40 °C; b) T1 = 50 °F y T2 = 80 °°F R: 0,936; 0,94
5. El parámetro a = 1,7 kPa m6/ kg2 de la ecuación de van der Waals, conviértalo en
Jcm3/ mol2. R: 550.800 Jcm3/ mol2
6. La potencia de una turbina de 10 HP transfórmela en kJ/h R: 26845,2 kJ/h
7. El trabajo de una bomba que trabaja con agua es -25 kJ/kg, conviértala en
Btu/lbmol. R: -193,48
193,48 Btu/lbmol
8. El parámetro “a” de la ecuación de3 van der Waals para el gas metano (PM=16g/mol)
tiene un valor de: 0,888 kPa ⋅ m  conviértalo a:


2
 kg 
R: 227,33; 4755,27; 5,92
9. Determinar ell peso
peso, en lbf y N, de un cuerpo de 10 (lb) de masa y que tiene una
gravedad de g = 32.3 (pie/s2). R: La lectura es de 9.91 (lbf).
10. Asumiendo que la aceleración de gravedad en un cuerpo celestial viene dada en
función de la altitud por la expresión g = 44-1.6x10-6∗h (m/s2), donde h se expresa en
metros sobre la superficie del planeta. Una probeta pesa 100 (kN) en la tierra a nivel
del mar. Determina
Determinar (en el SI y sistema Ingles):
a.- la masa de la probeta.
b.- el peso de la probeta sobre la superficie del planeta.
c.- el peso de la probeta a una elevación de 200 (km) sobre la superficie del planeta.
R: 10,194 kg; 40780 N; 37.510 N
11. Complete lo
o siguiente si: g = 9.81 (m/s2) y V = 10 (m3).
(a)
(b)
(c)
(d)
(e)
R: a.0.05
b.- 0.5 ;
c.- 2.452 ;
d.- 0.1
;
e.- 0.981 ;
v (m3/kg)
20
ρ (kg/m3)
γ (N/m3)
m (kg)
W (N)
2
4
100
100
;
0.4905 ;
19.62
;
0.4077 ;
4.077
10
;
1.019
;
0.5
20
;
98.1
10
;
;
40
;
;
4.905
196.2
981
10.19
12. Identificar cuáles de las siguientes son propiedades extensivas o propiedades
intensivas:
a.- 10 (m3) volumen.
b.- 30 (J) energía cinética.
c.- 90 (kPa) presión.
d.- 1000 (kPa) esfuerzo de corte.
e.- 75 (kg) masa.
f.- 60 (m/s) velocidad.
R: a.- Extensiva: si la masa se duplica, el volumen se incrementa.
b.- Extensiva: si la masa se duplica, la energía cinética aumenta.
c.Intensiva:
la
presión
es
independiente
de
la
masa.
d.Intensiva:
el
esfuerzo
esfuerzo
es
independiente
de
la
masa.
e.- Extensiva: si la masa se duplica, la masa se duplica.
f.- Intensiva: la velocidad es independiente de la masa.
13. Un gas contenido en un volumen cúbico con sus lados a diferentes temperaturas se
encuentra aislado con respecto as la transferencia de masa y energía. ¿Se encuentra
este sistema en equilibrio termodinámico? ¿Por qué?
R: No se encuentra en equilibrio termodinámico. Si los lados del contenedor se
encuentran a diferentes temperaturas, la temperatura no es uniforme
uni
sobre el
volumen total, uno de los requerimientos del equilibrio termodinámico. Luego de
un periodo de tiempo, los lados deben aproximarse a una misma temperatura y
con ello el equilibrio podría ser eventualmente alcanzado
14. Un metro cúbico de agua a temperatura ambiente tiene un peso de 9800 (N) en un
lugar donde g=9.80 (m/s2). ¿Qué peso específico y que densidad tendrá en un lugar
donde g=9.77 (m/s2)? R: 9770 N/m3; 1000 kg/m3
15. Calcular la densidad, peso específico, masa, y el peso de un cuerpo que ocupa
o
un
3
3
volumen de 200 (pie ) y su volumen específico es de 10 (pie /lb). R: 20 lb; 0,1
lbf/pie3
16. Completar lo siguiente, si Patm = 100 (kPa) (γHg = 13.6 γH2O).
(a)
(b)
(c)
(d)
(kPa)manom (kPa)absoluta (mmHg)absoluta (mH2O)manom
5
150
30
30
R:
b.c.d.-
a.50
-96
294.3
105
;
;
;
;
1124
4
394.3
787
;
;
;
;
0.5097
5.097
-9.786
2955
17. La presión en un punto dado es de 50 (mmHg) absoluta. Expresar esta presión en
(kPa), (kPa) manométrica, y metros de agua si Patm = 80 (kPa). Use como factor que
el mercurio es 13.6 veces más pesado que el agua. R: 6,671 KPa;
K
-73,3 kPaman;
0,68mh2o
18. Los compartimientos de los tanques se cierran y se llenan con aire. En manómetro
en A indica 207 kPa. En manómetro B registra
un vacio de 254 mmHg.
mm
¿Qué indicara el
manómetro en C si se conecta al
compartimiento pero está dentro del
C
B
compartimiento en 2? La presión barométrica
es de 101 kPa. R: 240,7 kPa
19. Una gran cámara se encuentra separada en dos secciones 1 y 2. Ambas secciones se
mantienen a presiones diferentes. La presión indicada por el manómetro A es de 300
(kPa), mientras que la presión señalada por
el manómetro B es de 120 (kPa). Si el
barómetro, local indica una presión de 720
(mmHg), determinar la presión absoluta
existente en cada sección, y la lectura del
manómetro C. R: 396,1 kPa; 180 kPa; 276,1
kPa
20. El recipiente A esta conectado un manómetro diferencial cuyo fluido tiene una
densidad de 13,6 g/cc y muestra una lectura de
h= 1 m. La lectura del manómetro conectado al
recipiente B es de 500 kPa y el que está
C
conectado al recipiente C indica una lectura de
200 kPa.. Determinar las presiones absolutas en
B
los tres recipientes. Considere una presión
2
atmosférica de 100 kPa y una g = 10 m/s . R:
300 kPa, 800 kPa, 936 kPa.
21. Una compuerta de 250 (mm) de diámetro se ubica en un plato plano, permite la
evacuación cuando la presión de vacío alcanza los 700 (mmHg). El barómetro local
indica 760 (mmHg). Encontrar la presión absoluta al interior del recipiente, y
determinar la fuerza requerida para elevar la compuerta por sobre el plato.
Despreciar el peso de la compuerta. R: 8000 (Pa)
22. Torricelli utilizó diversos líquidos como fluidos barométricos, entre ellos el vino, muy
abundante en Italia. Si se estima la densidad del vino en 900 kg/m3, ¿Cuál sería la
altura mínima requerida de un barómetro de vino?
vino R: 12 m
23. De la figura, el fluido tiene un densidad relativa de 0,85
y la altura de la columna del manómetro es de 55 cm. Si
la presión atmosférica local es de 96 kPa, determine la
presión absoluta dentro del recipiente. R: 100,6 kPa.
24.
El agua en un recipiente se presuriza con aire y la
presión se mide por medio de un manómetro de varios
fluidos. El recipiente se localiza en una montaña a una
altitud de 1400 m donde la región atmosférica es de 85,6
kPa. Determine la presión del aire en el recipiente si
h1=0,1m, h2= 0,2m y h3=0,35
0,35m (densidad agua=1000
3
3
kg/m , aceite= 850 kg/m y mercurio =13600 kg/m3)
R:130 kPa
25. Para medir la diferencia de altura DH entre
las superficies del agua contenida en dos
tanques
anques de almacenamiento abiertos a la
atmósfera, se conecta entre ellos un
manómetro de tubo en “U” invertido, el cual
utiliza aceite con densidad relativa de 0,8
como fluido manométrico. Si la diferencia de
alturas en el manómetro es h = 380 mm,
determine el valor de DH. R: 76 mm
26.
Se tiene un sistema de
tanques presurizados que contienen
argón, gasolina y helio, como se
muestra. Un barómetro local registra
700 mm Hg,
Hg el medidor A usa
tetracloruro de carbono como fluido
manométrico y la lectura del
manómetro B es 10 psi. Determine:
a) La presión absoluta del argón
b) La presión absoluta del helio
c) La lectura del manómetro C
R: 94,9 kPa,, 32,6 kPa, -8,81 psi.