Termodinamica - Cengel 7th - espanhol

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CAPÍTULO 1
1-120 La presión atmosférica media en la Tierra se determina
aproximadamente en función de la altitud, con la ecuación P atm
101.325 (1 0.2256z) 5.256 , donde P atm es la presión atmosférica
en kPa, y z, la altitud en km; z 0 al nivel del mar.
Calcule las presiones atmosféricas aproximadas en Atlanta
(z 306 m), Denver (z 1 610 m), Ciudad de México (z
2 309 m) y la cima del Monte Everest (z 8 848 m).
1-121 Se sabe que la temperatura de la atmósfera varía con
la altitud. En la troposfera, que llega hasta 11 km de altura, por
ejemplo, se puede calcular aproximadamente la temperatura con
T T 0 bz, donde T 0 es la temperatura al nivel del mar, que
se puede tomar como 288.15 K, y b 0.0065 K/m. La aceleración
de la gravedad también cambia con la altura, de acuerdo
con g(z) g 0 /(1 z/6,370,320) 2 , donde g 0 9.807 m/s 2 , y
z, la elevación respecto al nivel del mar, en m. Deduzca una
ecuación para calcular la variación de presión en la troposfera,
a) sin tener en cuenta la variación de g con la altitud, y b) teniéndola
en cuenta.
1-122 La variación de la presión con la densidad, en una
capa gruesa de gas, es P Cr n , donde C y n son constantes.
Si el cambio de presión a través de una capa diferencial de
fluido de espesor dz en la dirección vertical z, es dP rg dz,
deduzca una ecuación para determinar la presión en función
de la elevación z. Suponga que la presión y la densidad son P 0
y r 0 , respectivamente, cuando z 0.
1-123 Para medir presiones se suelen usar transductores
de presión, que generan señales analógicas, por lo general de
4 a 20 mA, o de 0 a 10 V cd, en respuesta a la presión aplicada.
Se puede usar el sistema cuyo esquema muestra la figura
P1-123 para calibrar transductores de presión. Un recipiente se
llena con aire a presión, y se mide la presión con el manómetro
conectado a él. Para regular la presión dentro del recipiente se
usa una válvula. Al mismo tiempo, se miden la presión y la
señal eléctrica con varios ajustes, y se tabulan los resultados.
Para el conjunto siguiente de mediciones, obtenga la curva de
calibración que tenga la forma P aI b, donde a y b son
constantes, y calcule la presión que corresponde a una señal
de 10 mA.
h, mm 28.0 181.5 297.8 413.1 765.9
I, mA 4.21 5.78 6.97 8.15 11.76
h, mm 17027 17149 17362 17458 17536
I, mA 14.43 15.68 17.86 18.84 19.64
1-124 Considere el flujo de aire por una turbina de viento
cuyas aspas barren un área de diámetro D (en m). La velocidad
promedio del aire a través del área barrida es V (en m/s).
Sobre la base de las unidades de las unidades que intervienen,
demuestre que el flujo másico de aire (en kg/s) a través del
área barrida es proporcional a la densidad del aire, la velocidad
del aire y el cuadrado del diámetro del área barrida.
1-125 La fuerza de arrastre que ejerce el aire sobre un automóvil
depende de un coeficiente adimensional de arrastre, la
densidad del aire, la velocidad del auto, y el área frontal del
auto. Es decir, F D = función (C Arrastre , A frontal , r, V). Con base
solamente en consideraciones de unidades, obtenga una relación
para la fuerza de arrastre.
Aire
V
Multímetro
FIGURA P1-125
Válvula
Transductor
de presión
Problemas de examen de fundamentos de ingeniería
1-126 Un pez nada 5 m bajo la superficie del agua. El
aumento en la presión que se ejerce sobre el pez, al zambullirse
hasta una profundidad de 25 m bajo la superficie es
a) 196 Pa b) 5 400 Pa c) 30 000 Pa
d) 196 000 Pa e) 294 000 Pa
Aire
presurizado, P
Δh
Manómetro
1-127 Con un barómetro se miden las presiones atmosféricas
en la azotea y al pie de un edificio, y resultan 96.0 y 98.0 kPa.
Si la densidad del aire es 1.0 kg/m 3 , la altura del edificio es
a) 17 m b) 20 m c) 170 m
d) 204 m e) 252 m
Recipiente rígido
FIGURA P1-123
Mercurio
DR = 13.56
1-128 Una manzana pierde 4.5 kJ de calor por °C de calor al
enfriarse. La cantidad de calor perdida por la manzana, por °F
de enfriamiento, es
a) 1.25 kJ b) 2.50 kJ c) 5.0 kJ
d) 8.1 kJ e) 4.1 kJ