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Problemas de Termodinámica Primer Parcial 1. La mitad inferior de un recipiente cilíndrico de 10m de altura se llena con agua (ρ=1000 kg/m3) y la mitad superior con aceite que tiene una densidad relativa de 0.85. Determina la presión total que se ejerce sobre el cilindro. Desprecia la presión atmosférica. (R. 90.7 kPa) 2. Un alumno vive en un dormitorio de 4m X 6m X 6m, y enciende su ventilador de 150 W antes de salir de la habitación, por la mañana en un día de verano, esperando que al regresar el recinto esté más frío. Suponiendo que todas las puertas y ventanas estén herméticamente cerradas, y no tomando en cuenta transferencias de calor por las paredes y ventanas, determina la temperatura en el recinto cuando regrese el estudiante, 10 h después. Usa los valores de calor específico a temperatura ambiente, y suponer que las condiciones de la habitación eran 100 kPa y 15°C. (R. 58.2°C) 3. Determina la potencia (kW) transmitida por la flecha de un automóvil cuando el momento de torsión aplicado es de 200 Nm y la flecha gira a razón de 4000 rpm (R. 83.8 kW) 4. Se calienta lentamente un gas no ideal y se expande reversiblemente a presión constante de 275 Torr, desde un volumen de 385 cm3 hasta 875 cm3. Calcular el trabajo en Joules. 5. Determinar el trabajo (Btu) realizado por una persona al levantar a 1 pie de altura una maleta de 50 lbm. g=32.174 pie/s2. (R. 0.0642 Btu) 6. Determina la potencia (kJ) requerida para acelerar un automóvil de 900 kg, desde el reposo hasta una velocidad de 80 km/h en 20 segundos sobre un camino plano. (R. 11.1 kW) 7. Un recinto se calienta con un calentador de resistencia. Cuando las pérdidas de calor del recinto, en un día invernal, son de 6500 kJ/h, la temperatura permanece constante, aun cuando el calentador trabaje continuamente. Determina la potencia del calentador en kW. 8. La parte superior de un tanque de agua está dividida en dos compartimentos, como se muestra en la figura. En un compartimento se vierte líquido de densidad desconocida y el nivel del agua sube cierta cantidad para compensar este efecto. De acuerdo con las alturas finales del líquido que se muestran en la figura, calcula la densidad del líquido agregado. Suponer que el líquido no se mezcla con el agua.

Problemas de Termodinámica Primer Parcial 9. Un tanque rígido de 1 m3 contiene hidrógeno a 250kPa y 550 K. El gas se enfría hasta que su temperatura disminuye a 350 K. Determina: a) la presión final en el tanque. (R. 159.1 kPa) b) la cantidad de calor transferido. (R. -230.34 kJ) 10. La temperatura de un sistema aumenta en 60°F durante un proceso de calentamiento. Expresa este aumento de temperatura en R, K y °C. (R. 60 R, 33.3 °C, 33.3 K) 11. Dióxido de carbono contenido en un dispositivo de cilindro-émbolo se comprime de 0.3 a 0.1 m3. Durante el proceso, la presión y el volumen constante se relacionan mediante P=aV-2, donde a=8KPam6.Calcula el trabajo efectuado sobre el CO2 durante este proceso. (R. 53.33 kJ) 12. Un dispositivo de cilindro-émbolo contiene en un principio 0.25 kg de gas de nitrógeno a 130 kPa y 120°C. Ahora se expande isotérmicamente el nitrógeno hasta una presión de 100 kPa. Determina el trabajo de frontera efectuado durante este proceso. (7.65 kJ) La relación para una expansión isotérmica es W=P1V1 ln(V2/V1) 13. Un radiador eléctrico con 30 L de aceite se coloca en un recinto de 50 m 3. Tanto el recinto como el aceite del radiador están a 10°C en un principio. El radiador tiene una potencia de 1.8 kW, y se enciende. Al mismo tiempo, se pierde calor del recinto a una tasa promedio de 0.35 kJ/s. Después de algún tiempo, se mide la temperatura promedio y resulta 20°C, para el aire del recinto, y 50°C para el aceite del radiador. Suponiendo que la densidad y el calor específico del aceite sean 950 kg/m 3 y 2.2 kJ/kg°C, respectivamente. Determina cuánto tiempo se mantuvo encendido el calentador. Suponer que el recinto está bien hermetizado, para que no haya fugas de aire. (R. 34 min)