En Ciudad Universitaria, se encuentra un sistema adiabático cilindro-pistón que contiene 6000 g de agua con 5% de humedad. Un calentador de inmersión de 1000 J/s opera dentro de él, durante 0.12 h a presión constante. Obtenga el volumen final en m3, considerando que la masa del pistón es despreciable.
V2 = 12.94 m3
A un mezclador entran dos corrientes de agua, una de 68 kg/h, 150 kPa y 87.5 °C, y la otra de 47 kg/h, 0.3 MPa y 300 °C. La única salida está a 18 MPa. Además, se reciben 10 kW de trabajo de flecha y se entrega 1 kJ/s de calor. Obtenga la temperatura de la corriente de salida en °C.
Tsal = 330 °C
En un sistema de calentamiento de una planta, se ha sugerido el uso de metano (R = 0.5196 kJ/kg K) como combustible de emergencia. Para almacenarlo, se usan tanques cilíndricos de 35 cm de diámetro por 80 cm de altura, con una temperatura ambiental de 21 °C y una presión de 1.2 bar. Si la planta suministra 100 MJ/h durante un día y el metano, al quemarse, produce 50,010 kJ/kg de calor, determine cuántos cilindros se requieren para mantener la planta operando 24 horas.
# cil. = 794
Una corriente de agua de 4 kg/min entra en un compresor que recibe 26.293 kW. El agua pasa de 1.5 bar y 120 °C a 1.5 MPa y 210 °C. El ambiente está a 27 °C. Calcule el calor y su dirección.
Q = -18.91 kW sale
Una sustancia simple y compresible se expande en un cilindro con émbolo, según PV = cte. Si al inicio el fluido estaba a 2.8 MPa y 60 L y su energía interna disminuye en 100 kJ durante el proceso adiabático, ¿cuál será la presión final?
P2 = 1.544 MPa
En un cilindro con émbolo carente de fricción, hay 325 g de agua a 5 bares y 75 % de calidad. El fluido se expande según Pv = cte, hasta 200 kPa. Calcule el calor y su dirección.
Q = 52.14 kJ entra
Un hidrocarburo gaseoso, con masa molar de 30 kg/kmol, fluye por un gasoducto a 1.725 MPa y 60 °C. Si pasan 28.32 m3/min, ¿cuál será el gasto másico, en kg/s?
m = 8.82 kg/s
Una bomba de desplazamiento positivo consta de un cilindro (5 cm de diámetro) y un pistón (65 cm de carrera). Se usa para llenar un tanque en Iztacalco, que está a 500 kPa manométricos. El equipo toma aire del entorno, a 298 K, R = 0.287 J/gK y k = 1.4. El aire se comprime isotérmicamente dentro de la bomba. ¿Cuál es la distancia que el émbolo recorre antes de que el aire empiece a entrar al tanque?
x = 0.563 m
martes, 9 de noviembre de 2010
miércoles, 29 de septiembre de 2010
Un problema más
Un cilindro con émbolo de 50 cm de diámetro se encuentra en posición vertical a nivel del mar. Se tiene un gas en su interior y la masa del émbolo es de 20 kg. En un día caluroso, el émbolo se desplaza 1 m al recibir 53 kJ de calor por radiación solar. ¿Cuál es el cambio en la energía interna del gas?
Delta U = 32.91 kJ
Delta U = 32.91 kJ
domingo, 26 de septiembre de 2010
Serie de ejercicios
Estos problemas están reciclados de examenes colegiados más o menos recientes.
Pronto pondré más.
Se lleva a cabo el siguiente experimento en C.U.: un cilindro de vidrio con masa de 14 g se introduce en un recipiente con agua a 25°C y 1.003 cm3/g, permitiendo que flote libremente en el líquido y asegurándose que permanezca en posición vertical. Si la celda se introduce 10.5 cm en el agua, calcule el perímetro de la celda en m.
Perímetro = 0.041 m
En la escala de temperatura de Réaumur el punto de hielo es 0, y el punto de vapor es 80. ¿Cuál es la temperatura de cero absoluto en °Ré?
T = -218.5 °Ré
Un tanque cilíndrico de radio igual a 0.2 m contiene 4 L de agua y 2 L de gasolina (densidad rel. = 0.68). Determine el volumen que produzca la misma presión en el fondo del recipiente si sólo estuviese lleno de gasolina.
V = 7.882 L
Se utiliza un calefactor de 1 kW para calentar el aire en un recinto cónico de 3 m de radio y 5 m de altura, desde una temperatura ambiente de 25°C hasta la temperatura normal del cuerpo humano (37°C). Si el recinto es adiabático, ¿cuánto tiempo le tomará calentarse? Considere para el aire c = 0.7291 J/kg K, densidad = 1 kg/m3.
t = 6.87 min
Un tubo capilar de 1 m de largo está cerrado por ambos lados. El tubo contiene 2 columnas de aire separadas por una columna de mercurio de 0.2 m de largo. Con el tubo en posición horizontal, ambas columnas de aire son de 0.4 m de largo, pero con el tubo en posición vertical, la columna superior de aire es de 0.5 m de largo y la inferior es de 0.3 m de largo. ¿Cuál es la presión del aire en el tubo capilar cuando el tubo está en posición horizontal? Suponga que el aire sigue la relación P V = cte. Considere densidad Hg = 13590 kg/m3 y g = 9.78 m/s2.
P = 49,841 Pa
Se mezclan 2 dm3 de agua a 25°C con un líquido desconocido. Resultan 4.8 dm3 de una mezcla con una masa de 4 kg. Calcule la densidad del líquido desconocido.
densidad = 716.4 kg/m3
En un tanque vertical de almacenamiento de aceite (densidad relativa = 0.8), cuya capacidad es de 70 m3, con 4 m de diámetro, se tiene a 0.2 m del fondo una tapa de 0.1 m de diámetro. El esfuerzo de ruptura de los tornillos que sujetan la tapa es de 1800 kPa. Calcule el número necesario de tornillos para que la tapa no se abra. Considere que el diámetro de cada tornillo es de 6.35 mm y que la presión de ruptura de la tapa se registra en su centro. El tanque está en el D.F.
N = 6 tornillos
Un bloque de 1 kg de cobre a 20°C se deja caer en un recipiente adiabático que contiene nitrógeno líquido a 77 K. ¿Cuántos litros de nitrógeno se evaporan durante el tiempo que le toma al cobre alcanzar 77 K? Tome para el nitrógno c = 0.21 cal/g °C, calor latente de ebullición = 48 cal/g, densidad = 0.8 g/cm3; y para el cobre c = 9.24x10-2 cal/g°C.
V = 0.52 L
En un recipiente adiabático se mezclan 100 g de líquido a 50 °C con 200 g de una mezcla de fases líquido-vapor (el 40% de la masa corresponde al vapor). ¿Cuánto sólido a 0°C se debe añadir para que en el equilibrio se tenga el triple de líquido que de sólido?
Tfus = 4.3 °C, Tebu = 112.9 °C, c sól = 0.3 cal/g°C, c líq = 0.8 cal/g°C
l fus = 56.2 cal/g, l ebu = 210 cal/g
m sól = 967.9 g
Pronto pondré más.
Se lleva a cabo el siguiente experimento en C.U.: un cilindro de vidrio con masa de 14 g se introduce en un recipiente con agua a 25°C y 1.003 cm3/g, permitiendo que flote libremente en el líquido y asegurándose que permanezca en posición vertical. Si la celda se introduce 10.5 cm en el agua, calcule el perímetro de la celda en m.
Perímetro = 0.041 m
En la escala de temperatura de Réaumur el punto de hielo es 0, y el punto de vapor es 80. ¿Cuál es la temperatura de cero absoluto en °Ré?
T = -218.5 °Ré
Un tanque cilíndrico de radio igual a 0.2 m contiene 4 L de agua y 2 L de gasolina (densidad rel. = 0.68). Determine el volumen que produzca la misma presión en el fondo del recipiente si sólo estuviese lleno de gasolina.
V = 7.882 L
Se utiliza un calefactor de 1 kW para calentar el aire en un recinto cónico de 3 m de radio y 5 m de altura, desde una temperatura ambiente de 25°C hasta la temperatura normal del cuerpo humano (37°C). Si el recinto es adiabático, ¿cuánto tiempo le tomará calentarse? Considere para el aire c = 0.7291 J/kg K, densidad = 1 kg/m3.
t = 6.87 min
Un tubo capilar de 1 m de largo está cerrado por ambos lados. El tubo contiene 2 columnas de aire separadas por una columna de mercurio de 0.2 m de largo. Con el tubo en posición horizontal, ambas columnas de aire son de 0.4 m de largo, pero con el tubo en posición vertical, la columna superior de aire es de 0.5 m de largo y la inferior es de 0.3 m de largo. ¿Cuál es la presión del aire en el tubo capilar cuando el tubo está en posición horizontal? Suponga que el aire sigue la relación P V = cte. Considere densidad Hg = 13590 kg/m3 y g = 9.78 m/s2.
P = 49,841 Pa
Se mezclan 2 dm3 de agua a 25°C con un líquido desconocido. Resultan 4.8 dm3 de una mezcla con una masa de 4 kg. Calcule la densidad del líquido desconocido.
densidad = 716.4 kg/m3
En un tanque vertical de almacenamiento de aceite (densidad relativa = 0.8), cuya capacidad es de 70 m3, con 4 m de diámetro, se tiene a 0.2 m del fondo una tapa de 0.1 m de diámetro. El esfuerzo de ruptura de los tornillos que sujetan la tapa es de 1800 kPa. Calcule el número necesario de tornillos para que la tapa no se abra. Considere que el diámetro de cada tornillo es de 6.35 mm y que la presión de ruptura de la tapa se registra en su centro. El tanque está en el D.F.
N = 6 tornillos
Un bloque de 1 kg de cobre a 20°C se deja caer en un recipiente adiabático que contiene nitrógeno líquido a 77 K. ¿Cuántos litros de nitrógeno se evaporan durante el tiempo que le toma al cobre alcanzar 77 K? Tome para el nitrógno c = 0.21 cal/g °C, calor latente de ebullición = 48 cal/g, densidad = 0.8 g/cm3; y para el cobre c = 9.24x10-2 cal/g°C.
V = 0.52 L
En un recipiente adiabático se mezclan 100 g de líquido a 50 °C con 200 g de una mezcla de fases líquido-vapor (el 40% de la masa corresponde al vapor). ¿Cuánto sólido a 0°C se debe añadir para que en el equilibrio se tenga el triple de líquido que de sólido?
Tfus = 4.3 °C, Tebu = 112.9 °C, c sól = 0.3 cal/g°C, c líq = 0.8 cal/g°C
l fus = 56.2 cal/g, l ebu = 210 cal/g
m sól = 967.9 g
miércoles, 9 de junio de 2010
martes, 8 de junio de 2010
Segundo examen final
Se realizará en el laboratorio de termodinámica, el jueves 10 de junio, a las 18:00 horas.
Las calificaciones finales actualizadas se publicarán en unas horas más...
Las calificaciones finales actualizadas se publicarán en unas horas más...
martes, 1 de junio de 2010
Acá están las calificaciones
No me han entregado las calificaciones de laboratorio. A su calificación final, súmenle el diez por ciento de lo que sacaron en laboratorio y esa será su nueva calificación final. Si no pasaron el laboratorio, nos vemos el próximo semestre. Si su calificación final es menor a 6.0, nos vemos en el final.
Aclaraciones: atlr@correo.unam.mx
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