CAPITULO 1

INTRODUCCION A LOS CONCEPTOS BASICOS

1. Determine la masa y el peso del aire contenido en una habitación cuyas dimensiones son 6m 6m 8m. Suponga que la densidad del aire es 1.16 kg/m3.

Respuesta: 334.1 kg , 3 277 N.

2. En la latitud 45º, la aceleración gravitacional como función de la altura “z” sobre el nivel del mar está dada por g =a - bz, donde a = 9.807 m/s 2

y b= 3.3210—6 s-2. Determine la altura sobre el nivel del mar donde el peso de un objeto disminuirá en 1 por ciento.

Respuesta: 29 539 m

3. Un astronauta de 150 lbm lleva a la Luna su báscula de baño (una balanza de resorte) y una báscula de cruz (que compara masas). Ahí, la gravedad local es g=548 ft/s2. Determine cuánto pesará: a) sobre la báscula de resorte y b) sobre la báscula de cruz.

Respuestas: a) 25.5 lbf; b) 150 lbf

4. Un manómetro que contiene aceite ( = 850 kg/m3) se conecta a un recipiente lleno de aire. Si la diferencia del nivel de aceite entre ambas columnas es de 60 cm y la presión atmosférica de 98 kPa, determine la presión absoluta del aire en el recipiente.

Respuesta: 103 kPa.

5. Considere un manómetro de fluido doble unido a un tubo de aire, como se muestra en la figura. Si la densidad relativa de un fluido es 13.55, determine la densidad relativa del otro para la presión absoluta de aire indicada. Tome la presión atmosférica como 100 kPa.

Respuesta: 5.0

6. Un recipiente con varios líquidos se conecta a un tubo en U como se indica en la figura. Determine la presión manométrica en A para las densidades relativas y las alturas de columna de líquido especificadas. Considere que la columna del barómetro vertical está llana de glicerina. Asimismo, determine la altura de una columna de mercurio que crearía la misma presión en A.

Respuesta: 0.471 kPa, 0.353 cm

7. El calor específico se define como la cantidad de energía necesaria para incrementar en un grado la temperatura de una masa unitaria de cierta sustancia. El calor específico del agua a temperatura ambiente es 4.18 kJ/kg ºC en le S.I de unidades. Por medio de la función de conversión de unidades, exprese el calor específico del agua en unidades de a) kJ/kg K b) Btu/lbm F, c) Btu/lbm R y d) kCal/kg ºC

Respuesta. 4.18, b) c) d) 0.9984.

8. Un dispositivo vertical que consta de un émbolo y un cilindro contiene un gas a una presión de 100 kPa. El émbolo tiene una masa de 5 kg y un diámetro de 12 cm, y la presión del gas se incrementará colocando algunas pesas sobre el émbolo. Determine la presión atmosférica local y la masa de las pesas que duplicaran la presión del gas dentro del cilindro.

Respuesta: 95.7 kPa, 115.3 kg

9. Los globos aerostáticos se llenan con gas helio debido a que su peso es solamente un séptimo del peso del aire en condiciones idénticas. La fuerza de flotación, que se puede expresar como Fb= ρairegv globo , empujará al globo hacía arriba. Si el globo tiene un diámetro de 10 cm y lleva dos personas de 70 kg cada una, determine la aceleración del globo al momento de liberarlo. Suponga que la densidad del aire es = 1.16 kg/m3, e ignore el peso de las cuerdas y la canasta.

Respuesta. 16.5 m/s2.

10.Determinar la máxima cantidad de carga en kg que puede transportar el globo del problema 6.

Respuesta: 520.5 kg

11. El barómetro básico se puede usar en aviones como un dispositivo para medir la altitud. El control de tierra reporta una lectura barométrica de 753 mm Hg mientras que la lectura del piloto es de 690 mmHg. Estime la altitud del avión desde el nivel del suelo si la densidad del aire promedio es de 1.20 kg/m3.

Respuesta 714 m

12. Una olla de presión cocina mucho más rápido que una cacerola ordinaria al mantener más altas en su interior la presión y la

temperatura. La tapa de una olla de presión está bien sellada y el vapor escapa sólo por una abertura en la parte media de la tapa. Una pieza metálica independiente, la válvula de seguridad, se coloca sobre esta abertura y evita que el vapor escape hasta que la fuerza de la presión supere el peso de la válvula. De esta manera, el escape periódico del vapor evita cualquier acumulación de presión potencialmente peligrosa y la mantiene en el interior a un valor constante. Determine la masa de la válvula de una olla cuya presión de operación es de 100 kPa manométricos y tiene un área en la sección transversal de la abertura de 4 mm2. Suponga una presión atmosférica de 101 kPa y dibuje el diagrama de cuerpo libre de la válvula.

Respuesta: 40.8 g

13.La mitad inferior de u recipiente cilíndrico de 10 m de altura se llena con agua ( = 1 000 kg/m3) y la mitad superior con aceite que tiene una densidad relativa de 0.85. Determine la diferencia de presión entre la parte superior y el fondo del cilindro.

Respuesta: 90.7 kPa.