1. 2. 3. 4.
¿Cuál es la diferencia entre propiedades intensivas y extensivas? ¿Qué es la gravedad específica? ¿Cómo está relacionada con la densidad? ¿Cuál es la diferencia entre R y Ru? Un globo esférico con diámetro de 6 m se llena con helio a 20°C y 200 kPa. Determine el número de moles y la masa del helio en el globo. 5. La presión en un neumático de automóvil depende de latemperatura del aire contenido en él. Cuando la temperatura delaire es de 25°C, la lectura del manómetro es de 210 kPa. Si elvolumen del neumático es de 0.025 m3, determine la elevaciónde la presión cuando la temperatura del aire en él sube hasta50°C. También, determine la cantidad de aire que debe purgarse para restablecer la presión hasta su valor original, a estatemperatura. Suponga que la presión atmosférica es de 100kPa.
6. El aire en un neumático de automóvil, cuyo volumenes de 0.53 ft 3está a 90°F y 20 psig (libras-fuerza por pulgadacuadrada, presión manométrica). Determine la cantidad de aire que debe agregarse para elevar la presión hasta el valor recomendado de 30 psig. Suponga que la presión atmosféricaes de 14.6 psia (librasfuerza por pulgada c uadrada, presiónabsoluta) y que la temperatura y el volumen permanecenconstantes. 7. Un tanque rígido contiene 20 lbm de aire a 20 psia y70°F. Se agrega más aire al tanque hasta que la presión y latemperatura se elevan hasta 35 psia y 90°F, respectivamente.Determine la cantidad de aire agregada al tanque. 8. La densidad del aire atmosférico varía con la elevación y decrece con el aumento de la altitud. a) Use los datos que se indican en la tabla y obtenga una relación para la variación de la densidad con la elevación y calcule la densidad a una elevación de 7 000 m. b) Calcule la masa de la atmósfera, use la correlación que obtuvo. Suponga que la Tierra es una esfera perfecta con un radio de 6 377 km y tómese el espesor de la atmósfera como 25 km. , , / /3 6377 1.225 6378 1.112 6379 1.007 6380 0.9093 6381 0.8194 6382 0.7364 6383 0.6601 6385 0.5258 6387 0.4135 6392 0.1948 6397 0.08891 6402 0.04008 9. Antes de realizar un viaje, se mide la presión absoluta deun neumático de un automóvil: 290 kPa y, después de ese viaje,310 kPa. Suponiendo S uponiendo que el volumen del neumático permanececonstante a 0.022 m 3, determine el porcentaje de incremento enla temperatura absoluta del aire en el neumático. 10. Un tanque de 20 m 3contiene nitrógeno a 25°C y 800kPa. Se deja escapar algo del nitrógeno hasta que la presión enel tanque baja a 600 kPa. Si la temperatura en este punto es de20°C, determine la cantidad de nitrógeno que ha escapado.
1. Un manómetro de vacío conectado a una cámara da unalectura de 24 kPa, en un lugar donde la presión atmosférica esde 92 kPa. Determine la presión absoluta en la cámara. 2. Se usa un manómetro para medir la presión del aire enun tanque. El fluido tiene una gravedad específica de 1.25 y ladiferencia de alturas entre los dos ramos del manómetro es de28 in. La presión atmosférica local es de 12.7 psia. Determinela presión absoluta en el tanque si el ramo del manómetro sujeto al tanque tiene el nivel del fluido a) más alto y b) más bajoque otro ramo. 3. Se presuriza el agua que está en un tanque mediante airey se mi de la presión con un manómetro de fluidos múltiples,como se muestra en la figura 1. Determine la presiónmanométrica del aire en el tanque si h 1=0.2 m,h2=0.3 m, yh3=0.46 m. Tome las densidades del agua, el aceite y el mercurio como 1 000 kg/m 3, 850 kg/m3, y 13 600 kg/m3, respectivamente.
Figura 1
.
Figura 2
4. Determine la presión atmosférica en un lugar donde lalectura barométrica es de 750 mm Hg. Tome la densidad delmercurio como 13 600 kg/m 3. 5. Se lee que la presión manométrica en un líquido a unaprofundidad de 3 m es de 28 kPa. Determine la presiónmanométrica en el mismo líquido a una profundidad de 12 m. 6. En una localidad se lee que la presión absoluta en agua auna profundidad de 5 m es de 145 kPa. Determine a) la presiónatmosférica local y b) la presión absoluta, en la misma localidad, a una profundidad de 5 m en un líquido cuya gravedad específica es de 0.85. 7. Un hombre que pesa 200 lb tiene un área total de impresión de sus pies de 72 in 2. Determine la presión que estehombre ejerce sobre el suelo si a) está parado sobre los dos piesy b) está parado sobre uno de ellos. 8. Determine la presión que se ejerce sobre un buzo a 30 mpor abajo de la superficie libre del mar. Suponga una presiónbarométrica de 101 kPa y una gravedad específica de 1.03 parael agua de mar. 9. Un gas está contenido en un dispositivo de cilindro yémbolo en posición vertical (ver la figura 2). El émbolo tiene una masa de 4 kgy un área de la sección transversal de 35 cm 2. Un resorte comprimido arriba del émbolo ejerce una fuerza de 60 N sobre éste. Si la presión atmosférica es de 95 kPa, determine la presión enel interior del cilindro. 10. El elevador hidráulico en un taller de reparación de automóviles tiene un diámetro de salida de 30 cm y se deben levantar automóviles hasta de 2 000 kg. Determine la presión manométrica del fluido que debe mantenerse en el depósito. 11. Dos manómetros, uno de carátula y otro de tubo enU (ver figura 3) , están sujetos a un tanque de gas para medir supresión. Si la lectura en el manómetro de carátula es de 80 kPa,determine la distancia entre los dos niveles del fluido en el detubo en U, si el fluido es a) mercurio ( =13 600 kg/m3) o b)agua ( =1 000 kg/m3). 12. Un manómetro de mercurio ( =13 600 kg/m3) está conectado a un ducto de aire para medir la presión en el interior (ver figura 4).La diferencia en los niveles del manómetro es de 15 mm y lapresión atmosférica es de 100 kPa. a) Establezca un juicio conbase en la f igura y determine si la presión en el ducto está por arriba o por abajo de la atmosférica. b) Determine la presión absoluta en el ducto.
Figura 3
Figura 4
13. Considere un tubo en U cuyas ramas están abiertas a la atmósfera (ver figura 5). Ahora se vierte agua en una de las ramas del tubo y aceite ligero ( =790 kg/m3) en la otra. Una de las ramas contiene agua en un tramo de 70 cm de altura, en tanto que la otra contiene los dos fluidos con una proporción de alturas aceite agua de 6. Determine la altura de cada fluido en esa rama. 14. Agua dulce y agua de mar fluyen en tuberías horizontales paralelas, las cuales están conectadas entre sí por un manómetro de tubo en U doble, como se muestra en la figura 6.Determine la diferencia de presión entre las dos tuberías. Tomela densidad del agua de mar en ese lugar como =1035kg/m3. ¿Puede ignorarse la columna de aire en el análisis?
Figura 5
Figura 6
15. Se mide la presión en una tubería de gas natural con elmanómetro que se muestra en la figura 7, con una de lasramas abierta a la atmósfera en donde la presión atmosférica local es de 14.2 psi. Determine la presión absoluta en la tubería. 16. Se mide la presión manométrica del aire que está en el tanque, como se muestra en la figura 8, y resulta ser de65 kPa. Determine diferencia h en los niveles de mercurio.
Figura 7
Figura 8
17. La parte superior de un tanque de agua está dividida endos compartimentos, como se muestra en la figura 9. Ahora se vierte un fluido con una densidad desconocida en unode los lados y el nivel del agua se eleva cierta cantidad en elotro lado para compensar el efecto que se produce. Con base enlas alturas finales de los fluidos, mostradas en la figura, determine la densidad del fluido añadido. Suponga que el líquido nose mezcla con el agua.
18. Se va a levantar una carga de 500 kg que está sobre elelevador hidráulico que se muestra en la figura 10, vertiendoaceite ( =780 kg/m3) en un tubo delgado. Determine cuál debe ser la altura ℎpara empezar a levantar el peso.
Figura 9
Figura 10
19. Dos tanques de aceite están interconectados a través deun manómetro (ver figura 11). Si la dif erencia entre los niveles de mercurio enlas dos ramas es de 32 in, determine la diferencia de presiónentre los dos tanques. Las densidades del aceite y del mercurioson 45 lbm/ft 3y 848 lbm/ft3, respectivamente. 20. Durante mucho tiempo se ha utilizado un sencillo experimento para demostrar cómo la presión negativa impide que elagua se derrame de un vaso invertido. Se invierte un vaso queestá lleno por completo con agua y cubierto con un papel delgado, como se muestra en la figura 12. Determine la presiónen el fondo del vaso y explique por qué no se derrama el agua.
Figura 11
Figura 12
21. Dos cámaras con el mismo fluido en su base están separados por un émbolo cuyo peso es de 25 N, como se muestra en la figura 13. Calcule las presiones manométricas en lascámaras Ay B. 22. Considere un manómetro de doble fluido sujeto a un tubo de aire, como se muestra en la figura 14. S i la gravedadespecífica de uno de los fluidos es 13.55, determine la gravedad específica del otro para la presión absoluta indicada del aire. Tome la presión atmosférica como de 100 kPa.
Figura 13
Figura 14
23. Se mide la diferencia de presión entre un tubo de aceitey uno de agua co n un manómetro de doble fluido, como semuestra en la figura. Para las alturas y las gravedadesespecíficas dadas de los fluidos calcule la diferencia de presión∆ = − . 24. Considere el sistema que se muestra en la figura Si un cambio de 0.7 kPa en la presión del aire causa que la interfaz salmuera-mercurio de la columna derecha descienda 5mm, en tanto que la presión en el tubo de la salmuera se mantiene constante, determine la razón A2/A1.
Figura 15
Figura 16
25. Dos tanques de agua están interconectados mediante unmanómetro de mercurio con los tubos inclinados, como semuestra en la figura 17. Si la diferencia de presión entre losdos tanques es de 20 kPa, calcule y .
Figura 17
26. Un recipiente con fluidos múltiples está conectado a un tubo en U, como se muestra en la figura 18 . Para las gravedades específicas y las alturas de las columnas de los fluidos dadas, determine la presión manométrica en A. Además determine la altura de una columna de mercurio que crearía la misma presión en A.
Figura 18
