Examen Extraordinario Física II Diciembre 2012 M.C. Víctor Hugo Castro Tavares

Nombre: Matrícula: De los siguientes problemas, elija 5 y resuelva. Serán los únicos que se tomarán en cuenta para su calificación.

1.- Un objeto de masa 180 gramos y densidad desconocida, se pesa sumergido en agua obteniéndose una medida de

150 gf. Al pesarlo de nuevo, sumergido en un líquido de densidad desconocida (𝜌2), se obtiene 144 gf. Determinar la

densidad del objeto y del segundo líquido.

2.- El manómetro de un tubo en U de la siguiente figura se usa

para medir la presión PA en un recipiente que contiene un líquido

cuya densidad es 𝜌𝐴 .Deduzca la ecuación que relaciona la

presión PA con la densidad 𝜌𝐵 del líquido B.

3.- Se deja una plancha de 1 200 W sobre la tabla de planchar con su base expuesta al aire. Cerca de 85% del calor

generado en la plancha se disipa a través de la base, cuya área superficial es de 150 cm2, y el 15% restante a través

de otras superficies. Suponiendo que la transferencia de calor desde la superficie es uniforme, determine a) la

cantidad de calor que la plancha disipa durante un periodo de 2 horas, en kWh, b) el flujo de calor sobre la superficie

de la base de la plancha, en W/m2, y e) el costo total de la energía eléctrica consumida durante este periodo de 2

horas. Tome el costo unitario de la electricidad como 0.07 dólar/kWh.

4.- Un vapor con una 𝑇1 = 320°𝐶 fluye en un tubo de hierro 𝑘 = 80𝑊

𝑚°𝐶 cuyos diámetros internos y externos son

𝐷1 = 5𝑐𝑚 𝑦 𝐷2 = 5.5𝑐𝑚, respectivamente. El tubo está cubierto por una capa de cristal de 3cm de grueso con una

𝑘 = 0.05𝑊

𝑚°𝐶. El tubo va perdiendo calor a una 𝑇2 = 25°𝐶 por convección y radiación, con un coeficiente de

transferencia de calor de ℎ2 = 18𝑊

𝑚2°𝐶. Tomando un coeficiente de transferencia de calor del tubo de ℎ1 = 60

𝑊

𝑚2°𝐶.

Determine el flujo de calor perdido del vapor por unidad de longitud del tubo. También determine las temperaturas a

través del tubo y el aislamiento.

5.- Un sistema cilindro-pistón contiene 2 Kg de N2 a 100 KPa y 300 °K. El N2 es comprimido de manera adiabática

reversible hasta que el volumen final es la mitad del volumen inicial teniendo un Cp = (7/2)R.

Determine:

a) Presión y temperatura final del N2

b) El cambio de la energía interna y en la entalpía que sufre el N2.

c) La cantidad de trabajo intercambiado entre el sistema y sus alrededores.

d) Muestre gráficamente el desarrollo de proceso en un diagrama P-V.

6.- Se tienen dos tanques de 50 litros de capacidad cada uno a 8 atmósferas de presión. El primer tanque contiene

178.672 gr de oxígeno y se encuentra a 600 °C. Este tanque es reducido de tamaño de forma isobárica hasta que su

volumen es la mitad de su volumen inicial. Durante esta compresión, el calor liberado es transferido en su totalidad al

segundo tanque. Después de haber sido transferido el calor, el segundo tanque alcanza una temperatura de 1000 °K.

Si en el segundo tanque el gas es hidrógeno, ¿Cuál es la masa del hidrógeno? Considere las capacidades caloríficas

constantes: Cp O2 = 3.33 J/mol °K Cp H2 = 2.5 J/mol °K