PRIMERA GUIA DE TERMODINÁMICA

...

Problema 17. La temperatura de un sistema aumenta 30°C durante un proceso de calentamiento. Exprese este aumento de temperatura en Kelvin. R.: 30°K

Problema 18. La temperatura de un sistema disminuye 27°F durante un proceso de enfriamiento. Exprese esta reducción de temperaturas en K, R y C. R.: 27°R, 15°K, 15°C

Problema 19. La mitad inferior de un recipiente cilíndrico de 10 m de altura se llena con agua ( ρ = 1000 kg/m3 ) y la mitad superior con aceite que tiene una densidad relativa de 0,85. Determine la diferencia de presión entre la parte superior y el fondo del cilindro. R.:90,7 kPa

Problema 20. Un globo aerostático esférico con un diámetro de 6 m se llena con helio a 20°C y 200 kPa. Determine el número de moles y la masa del helio en el globo.

Problema 21. Se produce una obstrucción en una tubería de una fábrica, de 4 pulgadas de diámetro interno a una distancia de 6,5 m de un orificio de entrada. Para destaparlo se emplea aire a presión inyectado mediante una bomba de émbolo de 6 litros de capacidad por embolada. ¿Qué presión existe en la tubería después de 50 emboladas? R.: 5,69 atm

Problema 22. La presión en una llanta de automóvil depende de la temperatura del aire en la llanta. Cuando la temperatura del aire es 25°C, el medidor de presión registra 210 kPa. Si el volumen de la llanta es 0,025 m3, determine el aumento de presión en la llanta cuando la temperatura del aire en su interior aumenta a 50°C. También determine la cantidad de aire que debe sacarse para regresar la presión a su valor original a esta temperatura. Suponga que la presión atmosférica es 100 kPa. R.: a) 26 kPa, b) 0,007 kg

Problema 23. Un tanque de 1 m3 que contiene aire a 25°C y 500 kPa se conecta, por medio de una válvula, a otro tanque que contiene 5 kg de aire a 35°C y 200 kPa. Después se abre la válvula y se deja que todo el sistema alcance el equilibrio térmico de los alrededores que se encuentran a 20°C. Determine el volumen del segundo tanque y la presión de equilibrio final del aire. R.: V = 2,21 m3, Peq = 283,9 kPa

Problema 24. A una profundidad de 25 m debajo de la superficie del mar (densidad = 1025 kg/m3), donde la temperatura es 5°C, un buzo exhala una burbuja de aire que tiene un volumen de 1 cm3. Si la temperatura de la superficie del mar es 20°C, ¿Cuál es el volumen de la burbuja justo antes de que se rompa en la superficie?

Problema 25. Algunos afirman que el gas oxígeno a 160°K y 3 MPa puede tratarse como un gas ideal con un error menor al 10%. ¿Es válida esta afirmación?.

Problema 26. ¿Cuál es el porcentaje de error implicado al tratar dióxido de carbono a 3 MPa y 10°C como un gas ideal? R.: 25%

Problema 27. Se debe calentar 1 litro de agua desde 25°C hasta que hierva (100°C), usando un calefactor eléctrico de 1000 Watts. ¿Cuánto tiempo tomará este proceso?.¿En cuánto tiempo se evapora toda el agua?.

Problema 28. Una masa de 1,2 kg de aire a 150 kPa y 12°C está contenida en un dispositivo hermético de gas de cilindro-émbolo sin fricción. Después el aire se comprime hasta una presión final de 600 kPa. Durante el proceso se transfiere calor desde el aire para que la temperatura en el interior del cilindro se mantenga constante. Calcule el trabajo realizado durante este proceso. R.: - 136 kJ

Problema 29. Un gas inicialmente a 300°K se somete a una expansión isobárica a 2,5 kPa. Si el volumen aumenta de 1 a 3 m3, y si 12,5 kJ de energía se transfieren por calor, calcule a) el cambio en la energía interna. b) su temperatura final. R.: a) 7,5 kJ b) 900 K

Problema 30. Nitrógeno en un estado inicial de 300°K, 150 kPa y 0,2 m3 se comprime lentamente en un proceso isotérmico hasta una presión final de 800 kPa. Determine el trabajo efectuado durante este proceso. R.: - 50,2 kJ

Problema 31. Un gas se comprime desde un volumen inicial de 0,42 m3 hasta un volumen final de 0,12 m3. Durante este proceso de cuasiequilibrio, la presión cambia con el volumen de acuerdo con la relación P = aV + b, donde a = -1200 kPa/m3 y b = 600 kPa. Calcule el trabajo realizado durante este proceso: a) grafique el proceso en un diagrama P-V y encuentre el área bajo la curva del proceso, y efectué las integraciones necesarias.