Termodinamica i k,nSemana

FACULTAD INGENIERÍA, ARQUITECTURA Y URBANISMO

ESCUELA INGENIERÍA INDUSTRIAL

AREA CURRICULAR TERMODINÁMICA

“EJERCICIOS PRESIÓN Y GASES IDEALES”

ASESOR

MG. LUIS LARREA COLCHADO

ESTUDIANTES

CRUZ VASQUEZ, YSAIAS

CRUZ LÓPEZ, GIANCARLO

FERNANDEZ SEMPERTEGUI, YUDITH

PAZ VERATEGUI, KARLA

URIARTE ARCILA, WENDY

PORRAS Lumbre, Carlos

SALVADOR CERDAN, CONSUELO

Saldarriaga sernaque, Mario

Pimentel – Perú

2013

UNIVERSIDAD SEÑORDE SIPAN

EJERCICIOS PRESIÓN Y GASES IDEALES

1. Los compartimientos B Y C en la figura están cerrados y llenos con aire, el barómetro lee 76 cm de mercurio cuando los manómetros leen “X” y 25 cm. ¿Cuál será el valor de X? Los tubos en U están llenos de mercurio.

SOLUCIÓN

Cálculo de

= − 0,25 g = 1,033 x 105 – 0,25 x

13700 x 9,8 = 69735 Pa

El valor de la presión en B se lee en el manómetro A:

= 2 x105 Pa

La lectura del manómetro entre los tanques B y C es

la diferencia entre las presiones de dichos tanques:

= g(x}

200000 – 69735 = 13700 x 9,8 x

De aquí se obtiene:

x = 0,97 m

2. Se desea almacenar una mezcla compuesta de 0.1 gr de (peso: 2 gr) con

0.28 gr de (peso: 28 gr) de manera que la presión sea de 760 mmHg a 27

°C.

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a. ¿Cuál debe ser el volumen del recipiente?b. ¿Cuál será la densidad del gas en esas condiciones?

c. ¿Cuál será la presión parcial de en el recipiente?

SOLUCIÓN

3. En un tanque de base circular y radio de 4.5 dm, completamente lleno, se tiene

dos sustancias en su fase liquida de distintas densidades ( y

). La densidad resultante de la mezcla es 800 kg/ . Sabiendo que el

volumen del tanque es de 200 litros, determine los volúmenes en el S.I, de

cada líquido. Considere que = kg/ .

SOLUCIÓN

VT = 200 [l] = 0.2 [m3]

P1 = 81 Pagua = (1.5) (103[kg/m3]) = 1500[kg/m3],

P1 = 82 Pagua = (0.5) (103[kg/m3]) = 500[kg/m3];

Pm= 800[kg/m3] p = m/V m= PV

VT = V1 + V2 ……. (1); mT=m1 + m2, PmVT =p1V1 + p2V2……. (2)

Despejando de (1): V2 = VT – V1 y sustituyendo en (2): PmVT= P1V1 + P2 (VT –V1)

V1 = VT (Pm – P2)

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P1 – P2

V1 = (0.2 m3) (800 – 500) [kg/m3] = 0.06 [m3]; V1 =0.06 [m 3 ] (1500 – 500) [Kg/m3]

V2 = (0.2 – 0.06) [m3] = 0.14 [m3] V2 = 0.14 [m 3 ]

4. Aire seco a temperatura ambiente (27 °C) se inyecta por el extremo de un horno que se encuentra de 1200 °C, a razón de 200 ml/min. Si la cámara del horno extremo. ¿Qué tiempo tarda en renovarse totalmente el aire dentro del horno?

SOLUCIÓN

Datos

To = 27oC = 300 K T = 1200oC = 1473 K G = 200 ml/min = 0.2 litros/min

V = 5 litros

Si el horno está abierto al aire, = 1 atm y la presión se

mantiene constante en el proceso.Considerando que el volumen del gas se expande al aumentar la temperatura, pero que el número de moles dentro de ese volumen no varía y los 200 ml por minuto representan

V = Vo(T/To) = 0.02x1473/300 = 0.982 litros/minutoSi el volumen a ocupar es de 5 litros, entonces t = 5/0.982 = 5.1 minutos

5. Un recipiente de 1 litro que contenía a 1 atm de presión a 27 °C se conecta

con otro 3 litros que contenía a 0.5 atm a la misma temperatura. a) calcule la

presión total de la mezcla resultante al alcanzarse el equilibrio. b) La fracción

molar de en la mezcla.

(Datos: R=0.08atm.1/mol=1.987cal/k.mol; . ( )=32)

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SOLUCIÓN

Datos:VoN2 = 1 litropoN2 = 1 atmT = 27oC = 300 K VoO2 = 3 litrospoO2 = 0.5 atm

6. Un taque cilíndrico para agua ( = kg/ ), abierto a la atmosfera en su

parte superior, contiene accidentalmente solo mercurio ( = 13.595). En el

fondo tiene conectado un manómetro que indica el nivel del líquido e indica

lleno considerando que la presión ambiente del lugar es 77 kpa, g= 9,8 m/ y

= 25 a) La altura que ocupa y b) Su peso

SOLUCIÓN

7. Se tiene un tanque de forma rectangular, con aire en su interior con un manómetro conectado (A) el cual indica una lectura de 85 kpa, como se muestra en la figura. Dentro de dicho tanque hay otro tanque cilíndrico el en

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cual contiene un gas y tiene conectado otro medidor de presión (B). Afuera hay

otro barómetro (C) cuyo cilindro liquido es mercurio, que indica una altura

= 56 cm. Determine :a. La presión absoluta del aire que está en el tanque rectangular.b. La presión absoluta del gas contenido en el tanque cilíndrico. Indique

también si el medidor de presión B funciona como manómetro o como vacuómetro.

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c. La lectura, en Pa que indica el medidor B si el tanque cilíndrico se acara del tanque rectangular. Indique si en este caso, el medidor B funciona como manómetro o como un vacuómetro.

Datos

g = 9.8 [m/ ]

= 132 959 [N/ ]

= 56 [cm]

= 85 [kPa]

ℓ = 8 [dm]

= [kg/ ]

= 0.68

9. El diámetro interno de un tubo en U es de 10 mm y contiene mercurio (

=13.622). En la rama del lado derecho se conviertan 20 de agua y se

espera a que se estabilice el sistema. ¿Cuál será la diferencia de alturas entre los dos fluidos en sus superficies libres expresada en cm?

Ƿagua= 1000 Kg/m³ǷHg= 13 600 Kg/m³g= 9.81 m/s²

Px = Py

Pman y = Pa

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d = 10 mm = 1cm r = cm


Va= ¼ π d² La ; La= = 0.2546 m

Pman y = (10³ kg/m³) (9.81 m/s² ) (0.2546 m) =2497.63 Pa

11. El diámetro interno de un tubo en “U” es de 10mm y contiene mercurio ( =

13.622). En la rama del lado derecho se vierten 20 c de agua y se espera a

que se estabilice el sistema. ¿Cuál será la diferencia de alturas entre los dos fluidos en sus superficies libres expresadas en cm?

Ƿagua= 1000 Kg/m³ǷHg= 13 600 Kg/m³g= 9.81 m/s²

Px = Py

Pman y = Pa

Va= ¼ π d² La ; La= = 0.2546 m

Pman y = (10³ kg/m³) (9.81 m/s² ) (0.2546 m) =2497.63 Pa

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