Usach Termodinámica Ejercicios (01-02)

GUÍA DE EJERCICIOS DE TERMODINÄMICA
Prof. Valeri Bubnovich, 4.09.2008.

Temperatura. Presión. Sistemas de Unidades.
1. Un submarino se encuentra situado a 120 m de profundidad. ¿De qué presión sobre la atmósfera
debe disponerse para poder expulsar el agua de los tanques de lastrado? La densidad relativa del
agua de mar es = 1,03. Resp. 12,36 kg/cm2 (12.120 bar).
2. Calcular la diferenciade presión necesaria de un sistema de alimentación de agua que ha de elevar
el líquido 50 m en vertical. Resp. 5 x 104 kg/cm2 (5.90 bar).
3. Convertir –195 °C en °F; -430 °F en °C y 1705 °C en °F. Resp. –319.9 °F; -256.7 °C y 3101 °F.
4. Arquímedes pesó la corona de rey Nerón; primero en el aire pesó 482.5 g y después en el agua pesó
453.4 g. Mostró que no era de oro puro cuya densidad es 19.3g/cm3. ¿Por qué?. Resp. Encontró
una densidad de 16.6 g/cm3.
5. ¿A qué temperatura coinciden las escalas centígrada y Fahrenheit? ¿A qué temperatura la lectura de
la escala Fahrenheit será el doble de la lectura de la escala centígrada?. Resp. –40°C -40°F;
160 °C 320 °F.
6. Un acróbata de 60 kg realiza un acto de equilibrio sobre un bastón. El extremo del bastón, en
contacto con el piso,tiene un área de 0.92 cm2. Calcule la presión que en bastón ejerce sobre el
piso. Despréciese el peso del bastón. Resp. 6.4 MPa.
7. A una altura de 10 km (33000 pies) sobre el nivel del mar, la presión atmosférica es de
aproximadamente 210 mm de mercurio. ¿Cuál es la fuerza normal resultante sobre una ventana de
600 cm2 de un avión que vuela a esa altura?. Suponga que la presión dentro de la navees de 760
mm de mercurio. La densidad del mercurio es 13600 kg/m3. Resp. 4.4 kN.
8. Un termómetro de gas a volumen constante se pone en contacto con un sistema de temperatura
desconocida T y a continuación en contacto con agua en el punto triple. La columna de mercurio
unida al termómetro da unas lecturas de 29,6 y -12,6 cm, respectivamente. La presión barométrica
es de 975 mbar (97,5 kPa),y la densidad relativa del mercurio es 13,6. Encuéntrese el valor de la
temperatura desconocida, en kelvin. – Resp. 464.
Primera ley de Termodinámica para sistemas cerrados.
9. ¿Cuántos joules de calor por hora produce un motor con una eficiencia de 75 %, y que requiere de
una potencia de 0.25 hp para funcionar?, Resp. 894,84 KJ.
10. Una bala de 100 g (c = 0.030 cal/g °C) está inicialmente a20 °C. Se dispara en línea recta hacia
arriba con una rapidez de 420 m/s, y en su regreso choca con un bloque de hielo a 0°C. ¿Cuánto
hielo se funde? Despréciese la fricción con el aire. Resp. 26 g.
11. El agua hierve a 100 °C y 1 atm. Para estas condiciones un gramo de agua ocupa un centímetro
cúbico, y 1g de vapor ocupa 1670 cm3, y el calor de vaporización Lv = 540 cal/g. Encuéntrese:
a) Eltrabajo externo efectuado cuando se forma 1g de vapor a 100 °C. Resp. 169 J.
b) El incremento en la energía interna. Resp. 500 cal.
12. Una planta generadora de INW (106 W), tiene una eficiencia total de 40 %. ¿Cuánto combustible,
cuyo calor de combustión es de 1100 kcal/kgm consume la planta diariamente?. Resp. 4,7 x 104 kgm.
13. Una caldera y un motor desarrollan 10 CV con un consume de 15kg/hr de carbón. Sabiendo que el
poder calorífico de este combustible vale 8000 kcal/kg, hallar la proporción de calor que se
transforma en trabajo. Resp. 5.26 %.
14. En un calorímetro con 300 gr. de agua a 10 °C se introduce un calentador eléctrico de 84 W de
potencia. Al cabo de 10 minutos la temperatura del agua se eleva hasta 40 °C. Sabiendo que el

equivalente en agua del conjuntocalorímetro y calentador es de 20 gr, hallar el equivalente
mecánico de la unidad de cantidad de calor. Resp. 4.2 J/cal.
15. Un ciclista realiza un trabajo durante una carrera a razón de 10 CV en 10 seg. ¿Cuánta azúcar debe
tomar para compensar la energía gastada? El poder calorífico del azúcar es de 4 kcal/gr y el cuerpo
humano tiene un rendimiento del 30 % en la transformación de la energía...