Termodinamica - Yunes Cengel y Michael Boles - Septima Edicion

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CAPÍTULO 2
2-76 Una bomba de aceite consume 35 kW de potencia eléctrica
al bombear 0.1 m 3 /s de aceite con r 860 kg/m 3 . Los
diámetros de los tubos de succión y descarga son 8 cm y 12
cm, respectivamente. Si se determina que el aumento de presión
del aceite por la bomba es 400 kPa, y la eficiencia del
motor es 90 por ciento, calcule la eficiencia mecánica de la
bomba.
Bomba
12 cm
8 cm
Aceite
ΔP = 400 kPa
0.1 m 3 /s
FIGURA P2-76
Motor
35 kW
2-77E Una bomba con 80 por ciento de eficiencia consume
20 hp de potencia y transporta 1.5 pies 3 /s de agua, de un lago
hasta un estanque cercano a través de una tubería de diámetro
constante. La superficie del estanque está a 80 pies arriba de
la del lago. Determine la potencia mecánica que se usa para
vencer los efectos de la fricción en la tubería.
Respuesta: 2.37 hp
2-78 Una turbina eólica gira a 15 rpm bajo la influencia de
vientos estables que fluyen por la turbina a una tasa de 42 000 kg/s.
La medición de la velocidad en el extremo del aspa de la turbina
da 250 km/h. Si la turbina produce 180 kW de potencia,
determine a) la velocidad promedio del aire y b) la eficiencia
de conversión de la turbina. Tome la densidad del aire como
1.31 kg/m 3 .
Energía y ambiente
2-79C ¿Cómo afecta la conversión de energía al ambiente?
¿Cuáles son las principales sustancias que contaminan el aire?
¿Cuál es la fuente principal de esos contaminantes?
2-80C ¿Qué es esmog? ¿De qué está formado? ¿Cómo se
forma ozono al nivel cercano al suelo? ¿Cuáles son los efectos
adversos del ozono sobre la salud humana?
2-81C ¿Qué es lluvia ácida? ¿Por qué se llama “lluvia”?
¿Cómo se forman los ácidos en la atmósfera? ¿Cuáles son los
efectos adversos de la lluvia ácida sobre el medio ambiente?
2-82C ¿Por qué el monóxido de carbono es un contaminante
peligroso en el aire? ¿Cómo afecta a la salud humana, a bajas
y a altas concentraciones?
2-83C ¿Qué es el efecto invernadero? Describa cómo el
exceso de CO 2 en la atmósfera causa el efecto invernadero.
¿Cuáles son las consecuencias potenciales del efecto invernadero
a largo plazo? ¿Cómo podemos combatir este problema?
2-84E Un automóvil recorre 15,000 millas por año, y usa
unos 715 galones de gasolina; se compara con una camio-
neta que consumiría 940 galones. Cuando se quema un galón
de gasolina, se producen unas 19.7 lbm de CO 2 , causante
del calentamiento global. Calcule la producción adicional de
CO 2 causada por una persona que cambia su automóvil por la
camioneta, durante un periodo de 5 años.
2-85 Cuando se quema un hidrocarburo combustible, casi
todo su carbono se quema y forma CO 2 (dióxido de carbono),
el principal gas causante del efecto invernadero, y por consiguiente
del cambio climático global. En promedio, se produce
0.59 kg de CO 2 por cada kWh de electricidad generado en una
central eléctrica donde se quema gas natural. Un refrigerador
típico de un hogar usa unos 700 kWh de electricidad por año.
Calcule la cantidad de CO 2 producido para que funcionen los
refrigeradores en una ciudad con 300,000 hogares.
2-86 Repita el problema 2-85, suponiendo que la electricidad
proviene de una central donde se quema carbón. En este
caso, la producción promedio de CO 2 es 1.1 kg por kWh.
2-87E En una vivienda se usan 11,000 kWh de electricidad
al año, y 1,500 galones de combustible durante la estación fría,
para calefacción. La cantidad promedio de CO 2 producida es
26.4 lbm/galón de combustible, y 1.54 lbm/kWh de electricidad.
Si en este hogar se reduce el uso de electricidad y combustible
en 15 por ciento como resultado de la implementación
de medidas de conservación de energía, calcule la reducción en
las emisiones de CO 2 en un año, debidas a ese hogar.
2-88 Un automóvil normal rueda 20,000 km por año, y
emite unos 11 kg de NO x (óxidos de nitrógeno) por año a la
atmósfera. El gas natural que se quema en una estufa emite
unos 4.3 g de NO x por termia (1 termia 105,000 kJ); las
centrales eléctricas emiten unos 7.1 g de NO x por kWh de
electricidad que producen. Imagine una familia que posee dos
automóviles y cuya casa consume 9.000 kWh de electricidad
y 1.200 termias de gas natural. Calcule la cantidad de NO x
emitidos a la atmósfera por año, por la casa y los automóviles
de esa familia.
FIGURA P2-88
11 kg NO x
por año
Tema especial: mecanismos de transferencia de calor
2-89C ¿Cuáles son los mecanismos de transferencia de calor?
2-90C ¿Cuál conduce mejor el calor, el diamante o la plata?
2-91C ¿Llega alguna parte de energía solar a la Tierra por
conducción o convección?
2-92C ¿En qué difiere la convección forzada de la convección
natural?