Cuestionario Previo 2015 1 f

CP-LT-DCB-FI-001 CUESTIONARIOS PREVIOS

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LABORATORIO DE TERMODINÁMICA

Puesto: Nombre:

Elaboró Jefe de Sección Académica Alejandro Rojas Rojas Tapia

Revisó Jefe de Departamento Abraham L. L. Martínez Martínez Bautista

Fecha: Firma: CP-LT-DCB-FI-001



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Práctica 1 Densidad de sólidos y líquidos 1. ¿Cuáles son las unidades fundamentales del Sistema Internacional? 2. Mencione y explique cuáles son las características estáticas y dinámicas de un instrumento de medición 3. Defina y explique qué es una medición directa e indirecta. 4. Explique qué es un error en una medición y cuáles son los tipos de error. 5. Defina y explique el concepto de incertidumbre de un conjunto de mediciones de una cantidad física. 6. Explique cómo se obtiene la mejor recta de un conjunto de datos experimentales empleando el método de mínimos cuadrados. 7. Defina matemáticamente la densidad y explique el concepto físico. 8. Defina matemáticamente el peso específico y explique el concepto físico. 9. Defina matemáticamente el volumen específico y explique el concepto físico. 10. Investigue cuáles son las densidades de referencia para sólidos, líquidos y gases.

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Elaboró Jefe de Sección Académica Alejandro Rojas Tapia

Revisó Jefe de Departamento Abraham L. Martínez Bautista


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CUESTIONARIOS PREVIOS

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Práctica 2

Presiones 1.

Defina: Presión, presión absoluta y presión relativa (manométrica y vacuométrica).

2.

¿Qué es la presión atmosférica y cómo se mide?

3.

¿Qué es una propiedad extensiva y qué es una propiedad intensiva? ¿En donde

ubicas a la densidad, densidad relativa, presión, presión atmosférica, volumen y volumen específico dentro de estas propiedades? Justifique su respuesta. 4.

Mencione las unidades en que puede expresarse la presión (al menos cinco

unidades distintas). 5.

¿Qué es un fluido? ¿Mencione al menos diez de sus propiedades?

6.

Mencione cinco instrumentos para medir la presión y explique brevemente su

principio de funcionamiento. 7.

Dé el valor de la presión atmosférica en las siguientes localidades: Playa Dos Bocas,

Tabasco y Distrito Federal. Exprese su resultado en (mm) de mercurio y pascales. 8.

La producción en Estados Unidos de cigarros puros durante los años 1945-1954 aparece en la tabla siguiente:

Año

1945

1946

1947

1948

1949

1950

1951

1952

1953

1954

# de cigarros

98.2

92.3

80.0

89.1

83.5

68.9

69.2

67.1

58.3

61.2

puros (millones)

a) Hallar la ecuación de la recta de mínimos cuadrados que se ajusta a los datos b) Representar los datos en una gráfica c) Estimar la producción de cigarros puros para el año 1955 y 1960 9.

Escriba la ecuación que describe la variación de presión para un fluido que se

encuentra estático y explique cada uno de sus términos. 10. Describa la ecuación que relaciona a la presión absoluta con la presión ambiente y con la presión relativa.

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Práctica 3 Temperatura.

1. Explique la ley cero de la termodinámica. 2. ¿Qué es la temperatura desde el punto de vista de la termodinámica clásica? 3. Explique si la temperatura es una propiedad intensiva o extensiva. 4. ¿Qué es una propiedad termométrica? 5. Defina el principio de equilibrio térmico. 6. ¿Qué es el cero absoluto de temperatura? 7. Indique cuales son las escalas de temperatura absolutas y por qué se llaman así. 8. Indique cuales son las escalas de temperatura empíricas y porqué se llaman así. 9. Defina calor e indique sus unidades en el Sistema Internacional de Unidades. 10.

¿Por qué no es conveniente hablar de la cantidad de calor contenido en un cuerpo?

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Práctica 4 Calor

1. Defina calor 2. Defina caloría. 3. Defina energía interna, entalpia y entalpia de vaporización. 4. ¿Cuáles son las expresiones matemáticas para calcular la energía interna en función de una diferencia de temperaturas y la entalpia de vaporización? 5. Describa el mecanismo de propagación de calor por conducción y convección 6. Describa el mecanismo de propagación de calor por radiación. 7. Dé ejemplos de sustancias que son buenos conductores de calor. 8. Explique por qué un abrigo no permite que la persona que lo usa sienta frío. 9. ¿Por qué se presenta la convección en los fluidos? 10.¿Por qué no es conveniente hablar de la cantidad de calor contenido en un cuerpo?

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Práctica 5 Capacidad térmica específica de metales 1.

Explique en qué consiste la técnica llamada calorimetría.

2.

Escriba la relación matemática que se utiliza para cuantificar la cap acidad térmica

3.

¿En qué unidades puede ser expresada la capacidad térmica específica?

4.

Investigue en la literatura la capacidad térmica específica de las siguientes sustancias en (cal/g Δ°C) y (kJ/kgΔ°C). 

Titanio



Constantán



Agua



Cobre



Sulfato de sodio



Molibdeno



Antimonio



Carbonato de calcio



Estaño



Hielo



Azufre

5.

Acerca de la parafina: ¿qué es?, ¿cómo se obtiene?, ¿para q ué se usa?

6.

Un trozo de plomo de 250 (g) se calienta hasta 101 (°C) y se echa en un calorímetro de cobre de 350 (g), el cual contiene agua a 19 (°C). Determine la temperatura final del plomo.

7.

Para determinar el calor específico de un bloque de 110 (g) de cierto material se introduce éste en un calorímetro de cobre de 30 (g) que contiene 65 (g) de agua. El sistema inicialmente se encuentra a 27 (°C). Posteriormente se añaden 115 (ml) de agua a 78 (°C) al calorímetro. Cuando se alcanza el equilibrio térmico, la temperatura del agua es de 51 (°C). Determine la capacidad térmica específica del bloque, en (kJ/kgΔºC).

8.

Describe el calibrador con escala Vernier y cómo se usa.

9.

Convierta la capacidad térmica específica del hafnio, de (kJ/kgΔ°C) a (kJ/kgΔ°F)

10.

¿Cuántos tipos de balanzas conoces? Descríbelas

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Práctica 6 Conversión de Trabajo en Calor

1.

¿Qué es la energía?

2.

Describa las formas por las que un sistema puede intercambiar energía con su entorno.

3.

Mencione diez ejemplos de transformaciones de energía.

4.

¿Cuál es la relación existente entre el calor y el trabajo?

5.

Explique la diferencia entre temperatura, transferencia de calor y energía in terna.

6.

¿Qué es una transformación adiabática?

7.

Cuando un sistema sufre un proceso muy rápido, aunque sus paredes no sean aislantes térmicas dicho proceso puede considerarse adiabático, ¿por qué?

8.

9.

¿Qué es el trabajo? Mencione sus unidades y diga cómo calcular el trabajo asociado a: 

la compresión y expansión de un gas



un sistema eléctrico



un campo magnético



un eje o flecha cuando está girando

Explique en qué consiste el experimento de Joule, qué dispositiv o fue el que utilizó y cuáles eran sus características.

10.

¿Por qué no es conveniente hablar del contenido de calor y del contenido de trabajo mecánico en un sistema?

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Práctica 7 Capacidad térmica específica y entalpia de evaporación del agua

1. Escriba las ecuaciones empleadas para calcular la energía transmitida como calor para variación de temperatura y para cambio de fase. 2. Defina la entalpia. 3. Diga qué es cada una de las siguientes entalpias: de evaporación, de fusión, de sublimación, de solidificación y de condensación. 4. Escriba el enunciado de la Primera Ley de la Termodinámica para un sistema cerrado, su expresión matemática y diga el significado de cada uno de sus términos. 5. Explique en qué consiste el efecto Joule. 6. Investigue en tablas de propiedades termodinámica la entalpia de evaporación del agua a 1.0, 1.5, 2.0, 2.5 y 3.0 atmósferas y repórtela en las siguientes unidades: (Btu/lb m), (J/g) y (kJ/kg). 7. ¿Qué diferencia hay entre un termo, un vaso de Dewar y un calorímetro? Haga un esquema de cada uno. 8. ¿Qué instrumento se utiliza para medir el consumo d e energía eléctrica? 9. ¿Qué es una fase y qué es un estado? 10. ¿De qué propiedades termodinámicas dependen los cambios de fase para una sustancia pura?

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Práctica 8

Gasto másico y potencia de una bomba 1.

Escriba la ecuación de la Primera Ley de la Termodinámica para sistemas abiertos y explique cada uno de sus términos.

2.

Escriba la ecuación de continuidad y diga sus unidades en el SI.

3.

Haga una clasificación de bombas, diga cuáles son sus características y explique cuál es la diferencia entre una bomba centrífuga y una de desplazamiento positivo.

4.

¿Qué diferencias hay entre la ecuación de Bernoulli y la Primera Ley de la Termodinámica aplicada a un sistema abierto?

5.

Para un sistema abierto, ¿qué es el régimen permanente, el estado estacionario, el estado estable y el flujo unidimensional?

6.

¿Qué es el trabajo de eje o trabajo de flecha? escriba la ecuación para cuantificarlo y explique cada uno de sus términos?

7.

¿Qué es la potencia de una bomba, cómo se obtiene y qué unidades se usan para expresarla?

8.

¿Qué es una “pichancha” y cómo funciona?

9.

¿Qué es “purgar” y “cebar” una bomba?

10.

¿A qué se le llama “efecto Bernoulli?

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CUESTIONARIOS PREVIOS

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Práctica 9 Ley de Charles 1.

¿Qué es un proceso termodinámico casi-estático: isotérmico, isobárico, isométrico?

2.

Se miden experimentalmente los valores de las variables r y s. Se cree que entre ellas existe una relación lineal. Establezca los mejores valores de la pendiente y de la ordenada al origen. ¿Cuánto vale el coeficiente de correlación?

r

4.8

9.6

14.4

19.2

24.0

28.8

33.6

s

15.43

19.35

23.23

27.15

31.03

34.95

38.83

3.

Enuncia la ley de Charles.

4.

Enuncie tres aplicaciones de la Ley de Charles

5.

¿Es lo mismo proceso que trayectoria? Justifique.

6.

¿Por qué es necesario el uso de la presión absoluta en los análisis termodinámicos?

7.

¿Cuándo un gas real tiende a comportarse como gas ideal?

8.

Mencione 10 gases a los que puede aplicarse la Ley de Charles.

9.

¿Cómo se obtiene el gas licuado?

10.

Dibuje una isoterma para un gas en un diagrama (P-v).

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Práctica 10 Ley de Boyle-Mariotte y Constante Particular del Aire

1.

Explique en qué consiste el experimento de Boyle-Mariotte

2.

¿Qué representa el área baja la curva en un diagrama (P-v) para una sustancia simple compresible

3.

¿Cómo se calcula el trabajo que recibe o entrega un gas?

4.

¿Qué es un proceso poli-trópico y qué es el índice poli-trópico?

5.

Mencione algunas aplicaciones de la Ley de Boyle

6.

¿Por qué es vital para un buzo conocer la Ley de Boyle?

7.

¿Qué es un gas ideal y explique si éste tiene comportamiento como gas ideal?

8.

Anota la ecuación general del estado gaseoso en función de la constante universal y en función de la constante particular. Escribe las unidades d e cada elemento de la ecuación

9.

Investigue el valor de la constante “R” de los siguientes gases O 2, N2, Xe, Metano, Neón y del aire.

10.

¿Cuál es el valor de la constante universal de los gases?

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Práctica 11

Coeficiente de Joule-Thomson 1.

¿Qué es un proceso de estrangulamiento?

2.

¿Qué es la calidad de un vapor y que valores puede tener?

3.

¿Qué es una caldera?

4.

¿Cómo se expresa la entalpia de una mezcla líquido-vapor en equilibrio, en términos de las entalpias del líquido y del vapor, para el caso de un fluido?

5.

¿Qué dispositivos se utilizan para realizar una estrangulación?

6.

Dibuje un esquema aproximado de la curva de inversión y diga por qué se le llama así.

7.

Mencione algunos tipos de válvulas.

8.

Investiga el cambio de fase del agua a presiones diferentes (760, 540 y 400 mm de Hg).

9.

Utilizando tablas de vapor de agua, calcula la entalpia de un sistema líquido-vapor, si la fracción másica del vapor es igual a 0.8 y el sistema se encuentra a una presión de 30 psig. Exprese el resultado en el S. I. y en el sistema inglés.

10.

¿Cómo se interpretan los siguientes valores para el coeficiente de Joule-Thomson (µ JT)? a).

positivo

b).

negativo

c).

igual a cero

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Práctica 12 Ciclo de Refrigeración por Compresión de Vapor

1.

¿Qué es un ciclo termodinámico? Menciona 5 ejemplos

2.

¿Qué es una máquina térmica? Dibuje un esquema

3.

¿Cuáles son los dispositivos que forman el ciclo de refrigeración por compresión de vapor?

4.

Dibuje un esquema de los diagramas termodinámicos que describen el ciclo de refrigeración

5.

Investigue el punto de ebullición de los fluidos refrigerantes R-14, R-134a y amoniaco.

6.

¿Qué es una bomba de calor?

7.

¿Qué son los refrigerantes? Escriba cinco ejemplos.

8.

Escriba la relación matemática para calcular el coeficiente de operación de un refrigerador (COP)

9.

¿Qué es un depósito térmico, una fuente y un sumidero de calor?

10.

¿Cómo funciona un compresor y en cuantos tipos se clasifican? Menciona algunos tipos de compresores.

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