(2004-2) 1er parcial (cr) (1) - copia

7/23/2019 (2004-2) 1er Parcial (CR) (1) - Copia

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Resolucin

1.- Un tanque de 73(dmP3P) contiene 13.1(kg) de una mezcla lquido-vapor de R134A a 12( PoPC) y 4.42 (bares). A estas condiciones losvolmenes especficos son

=

kg

mliquido

3

0007971.0 y

=

kg

mvapor

3

046.0. Calcule la

masa del vapor.UDatos

BT B=73 (dmP

3P)

=mT 13.1 (kg)

T BoB= 12 ( PoPC)PB0 B= 4.42 (bares)

=

kg

mliquido

3

0007971.0

=

kg

mvapor

3

046.0

UDeterminar

mvap

USolucin

En el sistema planteado

Tvapliq =+ (1)

Tvapliq mmm =+ (2)

Facultad de IngenieraDivisin de Ciencias BsicasDepartamento de Fsica General yQumicaCoordinacin de Termodinmica

1er. Examen Parcial de TermodinmicaSbado 17.04.2004; 07:00(h), SEM 2004-2

as

m=

por otro lado

=m o

m=


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Sustituyendo en (1)

Tvapvapliqliq mm =+ (1)

Tvapliq mmm =+ (2)

Sustituyendo valores

( )( )

( )

( )( )

( )kg

kgkg

kg

xkgkg

mm

mmm

mm

dmm

cmmm

vapliq

vapliq

1.13

073.00.0460007971.0

1.13

101730.0460007971.0

3

vap

3

liq

3

3

3

33

vap

3

liq

3

mm

mm

=+

=

+

=+

=

+

Resolviendo el sistema resulta que

)(3839.1)(7160.11 kgkg mm vapliq ==

[ ]kgmvap 3839.1=

2.- Un cilindro pistn contiene un gas a una presin de 118(kPa). Elpistn tiene una masa de 10 (kg) y un rea transversal de 75(cmP2P).Un resorte ejerce una fuerza hacia abajo sobre el pistn. Las

condiciones atmosfricas del lugar son 78(kPa) ys

m2

78.9 . Calcule la

fuerza del resorte.

UDatos

PBgasB=118 (kPa)

=mp 10 (kg)ABpB= 75(cmP

2P)

PBatmB=78(kPa)

g =s

m2

78.9

UDeterminar

FBR


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USolucin

En el sistema planteado, en condiciones de equilibrio

RPatmgas PPPP ++=

peroA

FP=

As

( )( )

( )( ) ( )( )

( ) ( )( ) ( )( ) ( )

( )N

Nm

kgPaxPaxx

valoresdosustituyen

gmPPAF

g

despejando

gPP

PP

F

scm

mcmF

mPPAF

AF

A

m

AF

A

F

R

R

atmGASPR

patmgaspR

R

R

p

p

atmgas

R

R

p

p

atmgas

2.202

2.20278.910107810118101

175

2

33

24

2

2

=

=

=

==

++=

++=


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3.- En una cmara hay un gas confinado, se necesitan 20 tornilloscon un dimetro de 2.5(cm) cada uno para mantener unida dichacmara en la seccin A, como resultado de la presin interior.Cuntos tornillos con las caractersticas anteriores se necesitan en laseccin B?

UDatos# tBAB=20BtB= 2.5 (cm)

UDeterminar# tBBB

USolucin

En la seccin A = 0sF

A

APPAPAP

A

tt

ittAi

Ti

AA

gg

ahora

PAFA

FPFF

tt

A

A

## ==

===

para la zona B se tiene algo semejante

A

APP

B

tt

i

BBt B#

= (B)

Igualando (A) y (B)

tttt

B

ABA#

###==

AAP

AAP

A

AP

A

AP

Att

Btt

B

tt

A

tt

BB

AABBAA

como son los mismos tornillos en caractersticas

2

AB2

2

AB

2

BA

t#tt#t

tt

##

4

##

==

=

=

A

B

A

B

A

B

entonces

A

peroA

A


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)(5#

5)(50

)(2520#

t

t

B

B

tornillos

cm

cm

=

=

=

4.- Se ha comprobado que en un cierto termmetro de bulbo, larelacin existente entre la temperatura (t) y la longitud (L) de lacolumna de lquido se relaciona de la siguiente manera

t = a ln L + b

adems, para la temperatura de fusin y de ebullicin del agua setiene 5(cm) y 25(cm) respectivamente. Hllese la distancia en (cm)

entre las temperaturas de 90( Co

) y 100( Co

). Las condiciones del

lugar son de 101.325(kPa) y 9.81

s

m2

.

UDatos

t = a ln L + b

tB

B

= fusin 5 (cm)tB B= ebullicin 25 (cm)PBatmB= 101.325 (kPa)

g = 9.81

s

m2

B B

UDeterminar

L entre 90( Co

) y 100( Co

)

USolucin

Dado el sistemaCon las condiciones conocidas son

0( Co

) = a ln 5 + b

100( Co

) = a ln25 + b U Sistema de 2x2

0 = 1.6094 a + b

100 = 3.2188 a + b U Sistemas de 2x2

25[cm]

5[cm]

100

0


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Resolviendo a = 62.1334; b =-99.9999

Despejando L de la relacin e abt

L

=


)(7164.3

)(7164.3)(2835.21)(25

)(2835.21

)(2835.21

90100

1334.62

)9999.99(90

cmL

cmcmcmttL

Ahora

cmL

cmL e

=

===

=

==

5.- Durante un cierto proceso, la presin del gas contenido en undispositivo cambia de 100(kPa) a 900(kPa), la relacin que satisfacedicho proceso est dado como

= (P-a)/bdonde a y b son constantes, b = 1 (MPa/m P3P). Si el gas tena un

volumen de 0.2(mP

3P

) al inicio, calcule el trabajo y su direccin duranteel proceso.

UDatos

PBoB= 100 (kPa)PB1 B= 900 (kPa)b = 1 (MPa/mP3 P) BoB=0.2(mP

3P)

U

Determinar

{ }W y su direccin

USolucin


7/10

Se sabe que

{ }

= PdW

De la relacin

determinando a y 1 tenemos lo siguiente:

Upara a:

con condiciones de 100 (kPa) y 0.2(mP3 P) que es P Bo By BoBtenemos de larelacin

a = PBo B- BoBb (1)

Upara U BU1

de la misma relacin B1 B=( ) ( )

b

bPP

b

aP 0011

1 +=

(2)

sustituyendo (1) y (2) en (A)

{ } ( )

{ } ( ) ( ) AabWoresolviend

dabW

as

abPb

aP

=

+=

+=

=

01

2

0

2

1

1

0

2


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{ } ( )

[ ] ( )

{ } ( )( )

( )

{ } sistemadelsaleMJW

m

MPa

m

MPamMPaMPa

MPamKPa

m

MPa

m

MPamMPaMPa

MPa

W

dosustituyen

b

bPPbP

b

bPPbW

mm

m

m

)(4.0

2.0

1

1))((2.0()(1.0)(9.0

1))((2.0()(1.0

2.0

1

)1))((2.0()(1.0)(9.0

2

1

2

3

3

3

3

3

3

23

2

3

3

33

0001

00

2

0

2

001

=

+

+

=

+

+=


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6.- En un dispositivo de cilindro con mbolo se encuentra un gas quesufre tres procesos, el primero de ellos es isobrico partiendo de lascondiciones de 0.7(MPa) y 0.5(mP3P), disminuye su energa interna en0.2547(MJ) y duplica su volumen; el siguiente proceso es isotrmico

donde se entrega 0.2838 (MJ) de trabajo recibiendo 0.7838(MJ) decalor; finalmente se lleva a cabo un proceso politrpico donde n =0.3690 regresando a las condiciones iniciales. Cul es el cambio dela energa en el ltimo proceso?

UDatos

PBoB= 0.7 (MPa) BoB=0.5(mP

3P)

)(2547.010 MJU =

B1 B= 2 B2{ }{ }

3690.0

)(7838.0

)(2838.0

21

21

=

=

=

n

MJQ

MJW

UDeterminar

02U

U

Solucin

Sean los siguientes procesos

Se realiza un ciclo, para el cual

{ } { } =+ 0 WsQ

01

2

P

V


10/10

o bien

{ } { }

{ } { }

)(2453.0

)(2453.0)(7838.0))(2838.0())(2547.0(

0

02

02

21211002

12

022110

022110

MJU

MJMJMJMJU

dosustituyen

QWUU

as

QWU

pero

UUUas

UUU

=

==

=

+=

=

=++

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