UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO SERIE PROFESOR: MATERIA:

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Alicia María Esponda Cascajares Principios de Termodinámica y Electromagnetismo

NOMBRE: FECHA: 1. Un dado de aluminio (δ=2.7) de 6 [cm] de lado y 1 [mm] de espesor tiene dentro una substancia desconocida. Si el peso total del cubo y la substancia es 2.8 [N] y la gravedad es de 9.78 [m/s2], determine: a) El volumen de aluminio. b) La masa de aluminio. c) La masa de substancia desconocida. d) El volumen de substancia desconocida. e) La densidad de dicha substancia. f) La substancia de que se trata segun la tabla anexa. g) La densidad conjunta del cubo lleno de substancia. h) Indique si el cubo flota o se hunde en el agua. i) El empuje que genera el cubo en el agua. j) La presion manometrica en la parte inferior del dado con respecto a la presion atmosferica de 59[cmHg], si el cubo se introdujera en un recipiente con agua que tiene 25 [cm] de profundidad. 2. En un tanque cilíndrico cerrado hermeticamente se tienen 2 [l] de un líquido inmiscible A, cuya masa en el tanque es de 1.4 [kg] y 1.5 [l] de otro líquido inmiscible B, cuya masa es de 1.6 [kg], y en la parte superior hay aire y tiene conectado un vacuometro, cuya lectura es 25 [kPa]. Si se sabe que la gravedad local es 9.78 [m/s2] y la lectura de un barometro de mercurio en el exterior es 580 [mmHg]: a) Indique si es el líquido A o el B el que se encuentra en el fondo del tanque b) Calcule la presion absoluta en el fondo del tanque (punto F). c) ¿Cuál es el diámetro del cilindro, si la altura de ambos líquidos es 35 [cm]? d) Si en lugar de tener un vacuometro, hubiese un manometro, ¿como sería la presion en el fondo? 3. Se tiene un tanque cilíndrico con agua abierto a la atmosfera en su parte superior, con un tubo de 3 [cm] de diámetro conectado en el fondo. Accidentalmente cae aceite por el tubo, quedando como se indica en la figura. Determine: a) La presion absoluta en el fondo del tanque cilíndrico, es decir en el punto F. b) La altura de aceite (zac) c) La masa de aceite que cayo en el tubo. d) El volumen total de agua. 4. Una masa de 1 [kg] se deja caer 25 veces desde una altura de 2 [m]. El trabajo que realiza la masa está conectado a un sistema de paletas que agitan 150 [ml] de un líquido, cuya densidad relativa es 0.85, contenido en un recipiente adiabático. Si se sabe que la capacidad termica específica del líquido es 2460 [J/kgΔºC], calcules: a) el incremento o decremento de temperatura, b) la cantidad de calor que fluye de o hacia el recipiente adiabático, c) el incremento o decremento de energía interna del líquido. d) ¿Que tipo de proceso se tiene y por que? 5. Un trozo de hielo de 2 [kg], a − 20 [°C], se pone en contacto con 100 [cm3] de agua a 50 [°C], dentro de un calorímetro de cobre de 150 [g] de masa. Suponiendo que no haya perdidas de calor, a) ¿Cuánta masa de agua líquida y cuánta masa de hielo habrá cuando se alcance el equilibrio termico? b) ¿Cuál es la temperatura de equilibrio termico?

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Alicia María Esponda Cascajares Principios de Termodinámica y Electromagnetismo

NOMBRE: FECHA: 6.

Un sistema de cilindro-piston tiene 100 [g] de gas y se desplaza de acuerdo a la siguiente expresion: P=2V + 5. Si se sabe que dicho gas (R=286[J/kgΔK], cv=717[J/kgΔK], cp=1003[J/kgΔK], k=1.4) en el estado inicial tenía una presion de 850 [kPa] y una temperatura de 27 [ºC] y que en el estado final duplico su volumen, determine: a) si la presion aumenta o disminuye, b) el volumen inicial, c) el trabajo realizado del estado inicial al final, d) si la energía interna aumenta o disminuye.

7. El volumen (V) de un gas disminuye por una presion (Pabs) externa constante de 25 [kPa] que lo cambia de 2000 [ml] a la cuarta parte. Durante esta compresion, 75 [J] de energía fluyen fuera del gas. Determine: a) La gráfica de la presion del gas (Pabs) en funcion de su volumen (V) b) El trabajo realizado por el mismo. c) El cambio de energía interna del gas. d) Indique si su temperatura aumento, disminuyo o se mantuvo constante. 8. A un globo meteorologico cuya capacidad es de 1 000 [l], se le ponen 2 [mol] de helio en tierra. El globo se eleva hasta un punto en el cual la temperatura es -10 [°C]. Si el globo se encuentra totalmente lleno de gas y la masa molecular (o masa molar) del helio es 4.0026 [g/mol], determine cuando el globo está elevado: a) La presion del gas en su interior. b) Si se deja salir gas del globo, sin cambios apreciables de temperatura, de manera que su presion se reduzca a la mitad, determine la masa de gas que salio del globo. c) El tipo de proceso del que se trata y por que. 9. Para el nuevo edificio de Ingeniería Civil, es necesario adquirir un compresor para comprimir aire desde la presion atmosferica y 25 [°C], hasta una presion mayor; además la rapidez de salida del aire del compresor no debe exceder 10 [m/s]. Considere que el compresor es adiabático, que el efecto de friccion es despreciable y que la temperatura del aire a la salida de dicho compresor es 600 [°C], determine: a) El trabajo que se requiere para comprimir en forma adiabática cada kilogramo de aire. b) La potencia requerida para impulsar el compresor, si se desean comprimir 2 [kg/s] de aire. 10. Una turbina de gas recibe aire del ambiente a 101.325 [kPa] a 25 [°C] con rapidez despreciable. En la descarga, el aire sale a 2 [MPa] con una rapidez de 120 [m/s]. La entrada de potencia mecánica a la turbina es 5 [MW]. Se sabe que a la entrada, el aire tiene una entalpia específica de 298.61 [kJ/kg] y que a la salida su energía interna específica es 315.64 [J/g] y tiene 2.6 [kg/m3], determine el gasto másico en [kg/s].