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PROBLEMAS*
LEER IMPORTANTE
* Los problemas marcados con “C” son preguntas de concepto, y se exhorta a los estudiantes a contestarlas todas. Los problemas marcados con una “E” están en unidades inglesas, y quienes utilizan unidades SI pueden ignorarlos. Los problemas con un ícono son de comprensión y se recomienda emplear un software como EES para resolverlos.
(Çengel 50)
Termodinámica1-1C ¿Por qué un ciclista acelera al ir pendiente abajo, aun cuando no esté pedaleando? ¿Viola eso el principio de la conservación de la energía?
1-2C Una de las cosas más divertidas que puede experimentar una persona es que en ciertas partes del mundo, un automóvil inmóvil, al ponerlo en punto muerto, sube por una pendiente cuando quita el freno. Esos sucesos hasta se difunden por TV. ¿Puederealmente suceder eso, o es alguna ilusión óptica? ¿Cómo se puede verificar si la carretera realmente es de subida o de bajada?
1-3C Un oficinista dice que una taza de café frío en su escritorio se calentó hasta 80 °C, al tomar energía del aire que lo rodea, que está a 25 °C. ¿Hay algo de verdad en su aseveración? ¿Viola ese proceso alguna de las leyes de la termodinámica?
Masa, fuerza y unidades1-4C En un artículo periodístico se afirma que una máquina de turboventilador con engranes produce 15 000 libras de empuje para impulsar hacia adelante la aeronave. ¿La “libra” que se menciona aquí es lbm o lbf? Explique.
1-5C Explique por qué la dimensión del año-luz es longitud.
1-6C ¿Cuál es la fuerza neta que actúa sobre un automóvil que va a la velocidad constante de 70 km/h a) en un caminohorizontal y b) en un camino de subida?
1-7E Un hombre pesa 210 lbf en un lugar donde g = 32.10 pies/s2. Determine su peso en la Luna, donde g = 5.47 pies/s2.   Respuesta: 35.8 lbf
1-8 Determine la masa y el peso del aire contenido en un recinto cuyas dimensiones son 6 m × 6 m × 8 m. Suponga que la densidad del aire es 1.16 kg/m3.   Respuestas: 334.1 kg, 31277 N
1-9 A 45° de latitud, laaceleración gravitacional en función de la altura z sobre el nivel del mar es g = a − bz, donde a = 9.807 m/s2 y b = 3.32 × 10−6 s−2. Determine la altura sobre el nivel del mar donde el peso de un objeto disminuya en 0.5 por ciento.   Respuesta: 14.770 m
1-10 ¿Cuál es el peso, en N, de un objeto con una masa de 200 kg, en una ubicación en la que g = 9.6 m/s2?
1-11E El calor específico a presión constantedel aire a 25 °C es 1.005 kJ/kg · °C. Exprese este valor en kJ/kg · K, J/g · °C, kcal/kg · °C y Btu/lbm · °F.
1-12 Una piedra de 3 kg es lanzada hacia arriba con 200 N de fuerza, en un lugar donde la aceleración gravitacional local es 9.79 m/s2. Determine la aceleración de la piedra, en m/s2.
1-13 Resuelva el problema 1-12 con EES u otro programa. Imprima la solución completa, incluyendo losresultados numéricos con sus unidades correctas.
1-14 Mientras resuelve un problema, una persona termina con la ecuación E = 25 kJ + 7 kJ/kg en cierta etapa. Aquí, E es la energía total, y tiene la unidad de kilojoules. Determine cómo corregir el error, y explique lo que puede haberlo causado.
1-15 Una resistencia de calentamiento de 4 kW en un calentador de agua trabaja durante dos horas paraelevar la temperatura del agua al nivel deseado. Determine la cantidad de energía eléctrica que se usa, tanto en kWh como en kJ.
1-16 El tanque de gasolina de un automóvil se llena con una boquilla que descarga gasolina a caudal constante. Con base en consideraciones de unidades de cantidades, obtenga una relación para el tiempo de llenado en términos del volumen V del tanque (en L), y el caudal dedescarga de gasolina (en L/s).
1-17 Un estanque de volumen V (en m3), se va a llenar de agua, usando una manguera de diámetro D (en m). Si la velocidad promedio de descarga es V (en m/s) y el tiempo de llenado es t (en s), obtenga una relación para el volumen del estanque basada en consideraciones de unidades de las cantidades que intervienen.
1-18 Con base en consideraciones de unidades...