Termodinámica I- Lista de ejercicios 1
Tema: Introducción a la termodinámica.
1. ¿Qué es la termodinámica?
2. ¿Qué es una propiedad intensiva y una propiedad extensiva?
3. ¿Cuál es la diferencia entre un sistema cerrado y un sistema abierto? Haga
un ejemplo de cada uno. ¿Pueden transferir ambos energía?
4. Con la ayuda de un diagrama (visto en clase), defina: presión manométrica
positiva; presión manométrica negativa; presión absoluta. Para cada uno de
los casos, de un ejemplo.
5. Un recipiente de volumen 0.917 m3 contiene 825 kg de cierto aceite
determine:
a)
b)
c)
d)
El peso del aceite en kN y lbf.
Densidad del aceite en kg/m3, lbm/pulg3, slug/pie3.
Peso específico del aceite N/m3, lbf/pie3.
La gravedad específica.
6. El peso específico de cierto liquido es 70.3 lbf/pie3. Determine su densidad y
densidad relativa. Exprese sus respuestas en:
a) S. T. Ingles
b) S. I. Gravitacional
c) S. Internacional
7. La densidad de cierto combustible para aviones es 805 kg/m 3. Determine su
densidad relativa y su peso específico en:
a) S. T. Ingles
b) S. I. Gravitacional
c) S. Internacional
8. Un recipiente de 1 pie de diámetro y 5 pies de altura pesa 125 lbf y está lleno
con un líquido cuyo peso específico es 69.6 lbf/pie3. Determine:
a) La fuerza F requerida para levantar el recipiente en lbf y N.
b) ¿Cuál será la densidad relativa del líquido, si la gravedad se asume como
la estándar?
9. Un tambor cilíndrico (2 pies de diámetro y 3 pies de altura) se llena con un
líquido cuya densidad es 40 lbm/pie3. Determine:
a) Volumen total del líquido ocupado.
b) Masa total en lbm y kg.
c) Volumen específico en m3/kg y pie3/lbm.
d) Peso específico lbf/pie3 y N/m3.
10. Se llena un depósito de 100 L con dos líquidos de distintas densidades ( ρ1=100
lbm/pie3 y ρ2=40 lbm/pie3), si la densidad resultante es de 65 lbm/pie3. Calcule
la cantidad de cada líquido utilizadas en lbm, así como el peso específico de
cada uno. (Realizar el ejercicio en el sistema de unidades declarado)
11. El émbolo de un dispositivo cilindro-émbolo en posición vertical tiene un
diámetro de 11 cm y una masa de 40 kg. La presión atmosférica es de 0.10
MPa y la aceleración local g es igual a 9.97 m/s2 . Determine la presión
absoluta del gas del interior de dispositivo.
12. ( Ejercicio 1.21 Moran, 5ta edición) Fifteen kg of carbon dioxide CO2 gas is
fed to a cylinder having a volume of 20 m3 and initial containing 15 kg of CO2
at a pressure of 10 bar. Later a pinhole develops the gas slowly leaks from
the cylinder.
a) Determine the specific volume, in m3 /kg, of the CO2 in the cylinder
initially. Repeat for the CO2 in the cylinder after, the 15 kg has been
added.
b) Plot the amount of CO2 that has leaked from the cylinder, versus
the specific volume of the CO2 , remaining in the cylinder. Consider
v ranging up to 1.0 m3 /kg.
c) Plot the amount pf CO2 that has leaked from the cylinder, in kg,
versus the specific volume of CO2 remaining in the cylinder.
Consider v ranging up to 1.0 m3 /kg.
13. ( Ejercicio 1.29 Moran, 5ta edición) Figure shows a tank within a tank, each
containing air. Pressure gage A is located inside tank B and reads 1.4 bar.
The U-tube manometer connected to tank B contains mercury. Using data on
the diagram, determine the absolute pressures inside tank A and tank B,
each in bar. The atmospheric pressure surrounding tank B is 101 kPa. The
acceleration of gravity is g 9.81 m/s2 .
14. (Ejercicio 1.30, Moran, 5ta edición) A vacuum gage indicates that the
pressure of air in a closed chamber is 0.2 bar (vacuum). The pressure of the
surrounding atmosphere is equivalent to a 750 mm column of mercury. The
density of mercury is 13.59 g/cm3 , and the acceleration of gravity is 9.81
m/s2 . Determine the absolute pressure within the chamber, in bar.
15. (Ejercicio 1.41E, Cengel, 5ta edición) A manometer is used to measure the air
pressure in a tank. The fluid used has a specific gravity of 1.25, and the
differential height between the two arms of the manometer is 28 in. If the
local atmospheric pressure is 12.7 psia, determine the absolute pressure in
the tank for the cases of the manometer arm with the
a) Higher and
b) Lower fluid level being attached to the tank.
16. (Ejercicio 1.49, Cengel, 5ta edición) A vacuum gage connected to a tank reads
15 kPa at a location where the barometric reading is 750 mm Hg. Determine
the absolute pressure in the tank. Take 𝜌Hg 13,590 kg/m3 .
17. (Ejercicio 1.50E, Cengel, 5ta edición)A pressure gage connected to a tank
reads 50 psi at a location where the barometric reading is 29.1 mm Hg.
Determine the absolute pressure in the tank. Take 𝜌Hg 848.4 lbm/pie3
18. (Ejercicio 1.59, Cengel, 5ta edición) Both a gage and a manometer are
attached to a gas tank to measure its pressure. If the reading on the pressure
gage is 80 kPa, determine the distance between the two fluid levels of the
manometer if the fluid is
a) Mercury (r 13,600 kg/m3 )
b) Water (r 1000 kg/m3 ).
19. (Ejercicio 1.68, Cengel, 5ta edición) The hydraulic lift in a car repair shop has
an output diameter of 30 cm and is to lift cars up to 2000 kg. Determine the
fluid gage pressure that must be maintained in the reservoir.
20. (Ejercicio 1.85, Cengel, 5ta edición) A hydraulic lift is to be used to lift a 2500
kg weight by putting a weight of 25 kg on a piston with a diameter of 10 cm.
Determine the diameter of the piston on which the weight is to be placed.