¿En qué tipo de recipiente un volumen determinado de agua hierve a mayor temperatura: en uno alto y angosto o en otro chico y amplio? Explique.
3-13C
La tapa de una olla que ajusta bien con frecuencia queda pegada después de cocinar y es muy difcil quitarla cuando el recipiente se enfra. Explique por qué sucede esto y qué hara usted para quitar la tapa:
3-14C 3-14C
!e sabe que en un medio m"s fro el aire caliente tiende a subir. #onsidere una me$cla tibia de aire y gasolina en la part parte e supe superrior ior de una lat lata abie abiert rta a de gaso gasoli lina na.. ¿#onsidera que esta me$cla de gas subir" en un medio m"s fro? 3-15 3-15C C
En %&&'( en Escocia( el )r. *illiam #ullen produjo hielo al crear vaco en un recipiente de agua. Explique c+mo funciona este dispositivo y analice c+mo se puede llevar a cabo de manera m"s e,ciente este proceso.
3-16 3-16C C
¿La cantidad de calor absorbido cuando % -g de agua lquida saturada hierve a %/# tiene que ser igual a la cantidad de calor liberado cuando se condensa % -g del vapor de agua saturado a %/#?
3-17 -17C
¿El ¿El punt punto o de refer eferen enci cia a sele selecc ccio iona nado do para para las las prop propied iedade ades s de una una sust sustan anci cia a tien tiene e alg0 alg0n n efect efecto o en un an"lisis termodin"mico? ¿1or qué? 3-18C
¿#u" ¿#u"ll es el sign signi, i,ca cado do fsi fsico co de hfg? ¿Es posible obtenerlo a partir de hf y hg? ¿#+mo? 3-19C
¿Es ¿Es cie cierto que que se requie quierre m"s energa par para evaporar % -g de agua lquida saturada a %/# que a %2/#? 3-20C
¿3ué es la calidad? ¿4iene alg0n signi,cado en la regi+n de vapor sobrecalentado?
3-21C
¿3ué proceso requiere m"s energa: evaporar por completo % -g de agua lquida saturada a % atm de presi+n
3-22C
o evaporar % -g de agua lquida saturada a una presi+n de 5 atm? 3-23C
¿hfg cambia con la presi+n? ¿#+mo?
¿Es posible expresar la calidad como la relaci+n entre el volumen ocupado por la fase de vapor y el volumen total? Explique. 3-24C
!i no se cuenta con tablas para lquido comprimido( ¿c+mo se determina el volumen espec,co de un lquido comprimido a P y T dadas? 3-25C
6n recipiente rgido de %.5 m7 contiene vapor a 22/#. 6n tercio del volumen est" en la fase lquida y el resto en forma de vapor. )etermine a8 la presi+n del vapor( b8 la calidad de la me$cla saturada y c8 la densidad de la me$cla. 3-36
6n dispositivo de cilindro9émbolo contiene .5' -g de refrigerante %7a a ;%/#. El émbolo( que posee libertad de movimiento( tiene una masa de %2 -g y un di"metro de 2' cm. La presi+n atmosférica local es de 55 -1a. !i se trans,ere calor al refrigerante %7a hasta que la temperatura sea de %'/#( determine a8 la presi+n ,nal( b8 el cambio en el volumen del cilindro y c8 el cambio en la entalpa del refrigerante %7a. 3-38E La temperatura en una olla de presi+n mientras se cocinaal nivel del mar es 2'/<. )etermine la presi+n absoluta dentro de la olla en psia y en atm. ¿#ambiara su respuesta si la olla se ubicara en un sitio con mayor elevaci+n? 3-37
=egularmente( la presi+n atmosférica en un lugar se especi,ca en condiciones est"ndar( pero cambia con las condiciones clim"ticas. #omo suelen decir quienes pronostican el clima( la presi+n atmosférica baja con el clima tempestuoso y sube en los das claros y soleados. !i la diferencia de presi+n entre las dos condiciones extremas es de como .7 pulgadas de mercurio( determine cu"nto 3-39E
variar" la temperatura de ebullici+n del agua cuando las condiciones del clima cambian de un extremo a otro. 6na persona hierve comida en una olla de 7 cm de di"metro la cual est" cubierta con una tapa ajustada( después deja enfriar la comida a la temperatura ambiente de 2/#. La masa total del alimento y la olla es de 5 -g. >hora( la persona trata de abrir la olla levantando la tapa. !i se supone que no entr+ aire a la olla durante el enfriamiento( determine si la tapa se retira de la olla o se levanta junto con ella. 3-40
!e hierve agua a nivel del mar en una olla de acero inoxidable de 7 cm de di"metro colocada sobre una parrilla eléctrica de 7 -*. !i por ciento del calor generado por la parrilla se trans,ere al agua durante la ebullici+n( determine la tasa de evaporaci+n del agua. 3-41
=epita el problema 79% para un lugar situado a una altura de % ' m donde la presi+n atm+sferica es de 5.' -1a y( por lo tanto( la temperatura de ebullici+n es @'/#. 3-42
!e hierve agua a % atm de presi+n en una vasija de acero inoxidable cuyo interior mide 2' cm de di"metro y que est" sobre una estufa eléctrica. !i se observa que el nivel del agua en la vasija disminuye % cm en ' min( determine la velocidad de transferencia de calor a la vasija. 3-43
=etome el problema 797 y considere que la vasija se halla en un sitio a una altura de 2 m( donde la presi+n atmosférica est"ndar es de &@.' -1a. 3-44
El vapor saturado a 7/# proveniente de la turbina de una central generadora a vapor se condensa a una tasa de ' -gAh en el exterior de un tubo de 7' m de largo y 7 cm de di"metro. )etermine la tasa de transferencia de calor del vapor hacia el agua de enfriamiento que Buye por el tubo. 3-45
La presi+n atmosférica promedio en )enver Caltura D % % m8 es 57. -1a. )etermine la temperatura a la que hierve el agua( en esa ciudad( dentro de una vasija descubierta. 3-46
Respuesta: @./#
En una vasija de ' cm de profundidad hierve agua a @5/#. ¿> qué temperatura hervir" el agua en una vasija de cm de profundidad? !uponga que ambas vasijas est"n llenas.& 3-47
6na olla cuyo di"metro interno es de 2 cm est" llena de agua y cubierta con una tapa de -g. !i la presi+n atmosférica local es %% -1a( determine la temperatura a la que comen$ar" a hervir el agua una ve$ que se calienta. 3-48
=econsidere el problema 795 y con el softare EE! Cu otro8 investigue el efecto que la masa de la tapa tiene sobre la temperatura de ebullici+n del agua en la vasija( pero suponga que la masa vara de % -g a % -g y gra,que la temperatura de ebullici+n contra la masa de la tapa. >nalice los resultados. 3-49
En un dispositivo vertical de cilindro9émbolo se calienta agua. El émbolo tiene una masa de 2 -g y un "rea en su secci+n transversal de % cm2. !i la presi+n atmosférica local es % -1a( determine la temperatura a la que el agua comien$a a hervir. 3-50
6n recipiente rgido con un volumen de 2.' m7 contiene %' -g de una me$cla saturada lquido9vapor de agua a &'/#. El agua se calienta lentamente. )etermine la temperatura a la que el lquido en el recipiente se evapora por completo y también muestre el proceso en un diagrama T 9v con respecto a las lneas de saturaci+n. 3-51
6n recipiente rgido contiene 2 -g de refrigerante %7F a 5 -1a y %2/#. )etermine el volumen del recipiente y la energa interna total. 3-52
6n recipiente rgido de ' pies7 contiene ' lbm de agua a 2 psia. )etermine: a8 la temperatura( b8 la entalpa total y c8 la masa de cada fase de agua. 3-53E
6n recipiente de .' m7 contiene % -g de refrigerante %7a a D2/#. )etermine: a8 la presi+n( b8 la energa interna total y c8 el volumen que ocupa la fase lquida. 3-54
6n dispositivo de cilindro9émbolo contiene .% m7 de agua lquida y .@ m7 de vapor de agua en equilibrio a 5 -1a. !e trans,ere calor a presi+n constante hasta que la temperatura alcan$a 7'/#. a8 ¿#u"l es la temperatura inicial del agua? b8 )etermine la masa total del agua. c8 #alcule el volumen ,nal. d8 Guestre el proceso en un diagrama P9v con respecto a las lneas de saturaci+n. 3-55
=econsidere el problema 79'' y con el softare EE! Cu otro8 investigue el efecto de la presi+n sobre la masa total de agua en el recipiente( pero suponga que la presi+n vara de .% G1a a % G1a y gra,que la masa total de agua en funci+n de la presi+n. >nalice los resultados. 4ambién( muestre el proceso del problema 79'' en un diagrama P9v usando la caracterstica de gra,caci+n del EE!. 3-56
El vapor de agua sobrecalentado a %5 psia y '/< se deja enfriar a volumen constante hasta que la temperatura desciende a 2'/<. En el estado ,nal( determine a8 la presi+n( b8 la calidad y c8 la entalpa. >simismo( muestre el proceso en un diagrama T 9v con respecto a las lneas de saturaci+n. 3-57E
considere el problema 79'&E y mediante el softare EE! Cu otro8 investigue el efecto de la presi+n inicial sobre la calidad de agua en el estado ,nal( pero suponga que la presi+n vara de % psi a 7 psi. Hra,que la calidad en funci+n de la presi+n inicial y analice los resultados. >simismo( muestre el proceso del problema 79'&E en un diagrama T 9v por medio de la caracterstica de gra,caci+n del EE!. 3-58E
6n dispositivo de cilindro9émbolo contiene ' L de agua lquida a /# y 2 -1a. !e trans,ere calor al agua a presi+n constante hasta que se evapora toda. a8 ¿#u"l es la masa del agua? b8 ¿#u"l es la temperatura ,nal? c8 )etermine el cambio de entalpa total. d8 Guestre el proceso en un diagrama T 9v con respecto a las lneas de saturaci+n. 3-59
6n recipiente rgido de .7 m7 contiene inicialmente una me$cla saturada lquido9vapor a %'/#. El agua se calienta hasta que alcan$a el estado crtico. )etermine la masa del agua lquida y el volumen que ocupa el lquido en el estado inicial. 3-60
)etermine el volumen espec,co( la energa interna y la entalpa del agua lquida comprimida a %/# y %' G1a usando la aproximaci+n de lquido saturado. #ompare estos valores con los que se ofrecen en las tablas de lquido comprimido. 3-61
=etome el problema 79% y con el softare EE! Cu otro8 determine las propiedades indicadas del lquido comprimido y comp"relas con las obtenidas por medio de la aproximaci+n de lquido saturado. 3-62
6n recipiente rgido de %' pies7 contiene una me$cla saturada de refrigerante %7a a ' psia. !i el lquido saturado ocupa 2 por ciento del volumen( determine la calidad y la masa total del refrigerante en el recipiente. 3-63E
6n dispositivo de cilindro9émbolo contiene .5 -g de vapor a 7/# y % G1a. El vapor se enfra a presi+n constante hasta que se condensa la mitad de la masa. a8 Guestre el proceso mediante un diagrama T 9v . b8 Encuentre la temperatura ,nal. c8 )etermine el cambio de volumen. 3-64
6n recipiente rgido contiene vapor de agua a 2'/# y una presi+n desconocida. #uando el recipiente se enfra a %'/#( el vapor se empie$a a condensar. Estime la presi+n inicial en el recipiente 3-65
En cierto lugar( mediante una parrilla eléctrica de 2 I se suministra calor para hervir el agua contenida en una olla provista con una tapa mal ajustada. La cantidad de agua en la olla disminuye %.%@ -g en 7 minutos. !i se estima que &' por ciento de la electricidad que consume la parrilla se trans,ere al agua como calor( determine la presi+n atmosférica local enese lugar. 3-66
6n recipiente rgido contiene al principio %. -g de agua lquida saturada a 2/#. En este estado( el agua ocupa 2' por ciento del volumen y el aire el resto. !e suministra calor al agua hasta que el recipiente contiene s+lo vapor saturado. )etermine a8 el volumen del recipiente b8 la temperatura y la presi+n ,nales c8 el cambio de energa interna del agua. 3-67
6n dispositivo que consta de cilindro9émbolo al inicio contiene vapor a 7.' G1a( sobrecalentado en '/#. El vapor pierde calor hacia el entorno y el émbolo desciende hasta chocar con unos topes( punto en el que el cilindro contiene agua lquida saturada. El enfriamiento contin0a hasta que el cilindro contiene agua a 2/#. )etermine: a8 la temperatura inicial( b8 el cambio de entalpa por unidad de masa del vapor en el momento en que el émbolo llega a los topes c8 la presi+n ,nal y la calidad Csi hay me$cla8. 3-68
