Tarea

2.14C Una persona entra a un elevador al nivel del vestíbulo de un hotel junto con su maleta de 30 Kg, y sale 35 m arriba en el decimo piso. Determine la cantidad de energía que consume el motor del elevador, la cual está ahora almacenada en la maleta.
Respuesta:

ΔEmaleta = ΔPE =mgΔz= (30 Kg) (9.81m/s²) (35m) ((1KJ/Kg)/ (100m²/s²)) = 10.3 kJ

Por lo tanto, la maleta en el piso 10 tiene unaenergía 10,3 kJ más en comparación con una maleta idéntica en el vestíbulo.

2.33 Un vehículo averiado que pesa 1200 Kg es remolcado por una grúa. Sin considerar la fricción, el arrastre del aire y la resistencia al rodamiento, determine la potencia extra requerida a) para velocidad constante sobre un camino plano, b) para una velocidad constante de 50 Km/h sobre un camino ascendente con 30°respecto a la horizontal, y c) para acelerar desde el reposo hasta 90Km/h en 12s sobre un camino plano.
Respuesta:

W total = Wa +Wg
(a) Cero.
(b) Wa = 0

WTotal= Wg= mg(z2-z1)/ Δt= mg((Δz)/( Δt))= mgV2= mgV sin 30°
=(1200 kg)(9.81m/s )( 50,000 m / 3600 s)( 1 kJ/kg / 1000 m² /s²)(0.5) = 81.7 Kw

(c) Wg = 0

WTotal= Wa= ½ m(V²2 –V²1)/ Δt=½ (1200 kg)(( 90,000 m/ 3600 s)²-0) (1 kJ/kg/ 1000m² /s²)/(12s)=31.3 Kw

2.44 Un ventilador se utiliza para acelerar aire en calma a una velocidad de 10m/s a razón de 4 m³/s. Determine la potencia mínima que se debe suministrar al ventilador. Tome la densidad del aire como 1.18Kg/m³.
Respuesta:

Maire=ρv=(1.18 kg/m3 )(4 m3/s) 4.72 kg/s)

W=maire (Vfuera/2) = (4.72 kg/s) ((10 m/s)² /2)( 1 J/kg/1 m² /s²)=236 J/s=236W

2.57 Un motor de75hp (trabajo de flecha) que tiene una eficiencia de 91.0 por ciento se sustituye por otro lado de 75hp de alto desempeño cuya eficiencia es de 95.4 por ciento. Determine la reducción en la ganancia térmica del cuarto debida a la mayor eficiencia en condiciones de plena carga.
Respuesta:

W en eléctrico estándar= Weje/ ηmotor= (75 746 W)/0.91 = 61,484 W

W en eléctrico eficiencia= Weje/ ηmotor=(75 746 W)/0.954 = 58,648 W

Qreduccion = W en eléctrico estándar - W en eléctrico eficiencia= 61,484 − 58,648 = 2836 W

2.66 En cierto lugar el viento sopla de forma constante a 12m/s. Determine la energía mecánica del aire por unidad de masa y la posible generación de potencia de una turbina eólica con aspas de 50m de diámetro. Asimismo, determine la generación de potencia eléctrica realsuponiendo una eficiencia global de 30 por ciento. Tome la densidad del aire como 1.25 Kg/m³.
Respuesta:

e Mecanismos = ke= V²/2 = (12 m/s)²/2 = (1 kJ/kg / 1000 m² /s²) = 0.072 kJ/kg

m= ρvA = ρv(3.1416D²/ 4)= (1.25 kg/m )(12 m/s)=3.1416(50m)²/ 4 = 29,450 kg/s

Wmax = Emecanismos = memecanismos= (29,450 kg/s)(0.072 kJ/kg) = 2121 kW

Welectrico = ηturbina de viento Wmax = (0.30)(2121 kW) =636 kW

2.75 Una bomba de 7hp (flecha) se usa para subir agua hasta una altura de 15m. Si la eficiencia mecánica de la bomba es de 82 por ciento, determine el caudal máximo de agua.
Respuesta:

Wbomba, u= ηbomba ( Wbomba,eje) = (0.82)(7 hp) = 5.74 hp

ΔEmecanismos = mΔemecanismos = mΔpe = mgΔz = pVgΔz

V = Wbomba, u/pgz2 = 5.74 hp/( 1000 kg/m³)( 9.81 m/s²)( 15 m)( 745.7 W/ 1 hp)(1 N m/s/ 1 W)(1 kg m/s²/ 1 N) = 0.0291 m /s

2.88 Un automóvil que recorre 12000 millas al año emite a la atmosfera cerca de 11 Kg por año de NO2 (óxidos de nitrógenos), causantes de smog en las principales zonas pobladas. El gas natural quemado en el horno emite aproximadamente 4.3 gramos de NOx por unidad térmica, y las plantas de energía eléctrica emiten cerca de 7.1 gramos de NOx por kWhde electricidad producida. Considere un hogar que tiene dos automóviles y consume 9000 kWh y 1200 unidades térmicas de gas natural. Determine la cantidad de emisiones de NOx por año atribuibles a este hogar.
Respuesta:

Cantidad de NOx producida = (N º de coches) (cantidad de NOx producido por vehículo)
+ (Cantidad de electricidad consumida) (Cantidad de NOx kWh)
+ (La cantidad de gas...