UNIVERSIDAD TECNOLOGICA NACIONAL FACULTAD REGIONAL RESISTENCIA CATEDRA DE TERMODINAMICA – AÑO 2022 TERCER AÑO INGENIERIA QUIMICA Serie Nº 1 Conceptos Fundamentales Problemas con resolución guiada 1. Confeccionar un cuadro de unidades de las siguientes dimensiones en los sistemas MKS, CGS, Técnico y Técnico Inglés: Fuerza, Potencia, Energía, Presión y Densidad. Relacionar las unidades de potencia en los cuatro sistemas. 2. Expresar la presión de 1 atm en Pa, hPa, baria, bar, mca, mmHg, kgr/cm2 y psi. 3. Encontrar las equivalencias entre las siguientes unidades: kcal, cal, Joule, ergio, kgm, kW-h, CV-h, atm-l y lb-pie. 4. Un objeto cuya masa es 3 Kg está sometido a una fuerza vertical hacia arriba de 50 N. Sobre el objeto actúa, además, la fuerza de la gravedad. Determínese la aceleración del objeto, en m/s2, suponiendo que la aceleración de la gravedad es constante, g = 9.81 m/s2. 5. Un cohete de 7 kg se encuentra sometido a una fuerza de 133 N. La aceleración local de la gravedad g es 9,75 m/s2, y se desprecia el rozamiento. Determínese la aceleración del cohete si la fuerza externa vertical va: (a) hacia abajo, y (b) hacia arriba, en m/s2. 6. Determine la presión ejercida sobre un buzo a 30 m por debajo de la superficie libre del mar. Suponga una presión barométrica de 101 kPa y una densidad de 1030 kg/m3 para el agua del mar. Expresar el resultado en kPa. 7. En el condensador de una turbina de vapor el vacuómetro indica pv = 0,089 MPa. El barómetro indica pb = 743 Torr. Vacuómetro Condensador a) ¿Cuánto es la presión absoluta en el condensador? b) ¿Cuánto es el porcentaje de vacío? c) ¿Cuántos kg de vapor contiene el condensador si el V = 16,5 m3 y el volumen específico del vapor es v = 14,95 m3/kg? S1 P1 UNIVERSIDAD TECNOLOGICA NACIONAL FACULTAD REGIONAL RESISTENCIA CATEDRA DE TERMODINAMICA – AÑO 2022 TERCER AÑO INGENIERIA QUIMICA 8. Un manómetro está conectado a un depósito de gas en el que la presión es mayor que la del entorno. El líquido del manómetro es mercurio, con una densidad de 13.59g/cm3.La diferencia entre los niveles de mercurio en el manómetro es 2 cm. La aceleración de la gravedad es g = 9.81 m/s2.La presión atmosférica es 93 kPa. Calcular, en kPa. a) la presión manométrica del gas b) la presión absoluta del gas 9. En recipiente hermético de paredes rígidas e indeformables de 10 m3 de capacidad contiene agua y vapor en equilibrio a 2 kgr/cm2. El agua ocupa el 15% del volumen total. Discutir los límites de cada sistema, su carácter (cerrado o abierto), determinar la masa y definir el medio respectivo, tomando como sistema a: Ver tabla 20 página 440 del Libro Facorro Ruiz. a) El agua, b) El vapor, c) El agua y el vapor. 10. Una lata con bebida carbonatada a temperatura ambiente se introduce en un refrigerador para que disminuya su temperatura. ¿Consideraría a la lata y su contenido como un sistema cerrado o como un sistema abierto? Explique su respuesta. 11. Un depósito de 11 m3 de aire está dividido por una membrana en una parte A, con un volumen de 6m3, y una parte B, con un volumen específico inicial de 0,417 m3/kg. Se rompe la membrana y el volumen específico final es 0,55 m3/kg. Calcúlese el volumen específico del aire inicial en A, en m3/kg. Ejercicios propuestos 1. Determinar a fuerza de atracción de la gravedad (Peso), ejercida sobre una masa de 10 kg en un punto donde g = g0. 2. Convertir 275 kgm en calorías y kW-h. 3. Un móvil se desplaza con una velocidad de 15 m/s y ejerce una tracción de 1000 kgr. ¿Qué potencia en HP desarrolla? 4. Decir cuáles de los siguientes sistemas son homogéneos y cuáles heterogéneos: a) una mezcla de agua, hielo y vapor de agua; b) el fluido que refrigera el motor de un automóvil; c) el aire atmosférico; d) una mezcla de oxígeno e hidrógeno. S1 P2 UNIVERSIDAD TECNOLOGICA NACIONAL FACULTAD REGIONAL RESISTENCIA CATEDRA DE TERMODINAMICA – AÑO 2022 TERCER AÑO INGENIERIA QUIMICA 6. Un gas está contenido en un dispositivo vertical de cilindro y émbolo entre los que no hay fricción. El émbolo tiene una masa de 4 kg y un área de sección transversal de 35 cm2. Un resorte comprimido sobre el émbolo ejerce una fuerza de 60 N. Si la presión atmosférica es de 95 kPa, calcule la presión dentro del cilindro. Ejercicios desafíos 1. Supongamos que el gas caliente (1,3 kg ) contenido en un globo , constituye un sistema que se mueve en la atmósfera . Describir y designar la energía potencial, cinética e interna; la presión, temperatura, volumen, velocidad, altura del globo. Enumerar las propiedades intensivas, extensivas, específicas, dependientes e independientes. Usar los nombres de estado intensivo, extensivo y específico en la aplicación. 2. Supongamos que existe un solo gas en el universo, para el cual el producto pv en cada nivel térmico comprendido entre los puntos de fusión del hielo y del azufre presentará un valor numérico distinto. Indicar si sufriría alguna modificación el cero absoluto. ¿Podrían medirse temperaturas inferiores a 0 °C? ¿Sería la temperatura de los cuerpos medida en esta escala una propiedad universal? S1 P3
