Universidad Nacional De Piura Facultad De Ciencias Área: Física

TRABAJO DE FISICA IIEstática De Fluidos

Dr. Gustavo Moreno Quispe

1. Para medir el nivel de líquido en un tanque se mide la presión en el fondo del mismo. Si el fluido tiene una densidad relativa de 0,8 y la presión manométrica medida en el fondo es de 7,84 N/cm2, ¿cuál es el nivel de líquido?

2. Un lodo tiene una densidad relativa de 1,4; ¿cuál será la presión a una profundidad de 10 m?

3. A fin de separar el petróleo del agua se dispone de tanques cortadores, donde la emulsión se separa por diferencia de densidad, luego de un tiempo de residencia. Si en uno de dichos tanques los 6 m superiores tienen petróleo con una densidad relativa de 0,8 y los 2 m inferiores agua: ¿cuál será la presión en el fondo del tanque medida en N/cm2 ?

4. Si el punto del océano más profundo está a aproximadamente 11.000 m de profundidad y la densidad relativa del agua al nivel del mar es de 1,2 encontrar cuánto vale la densidad y la presión a dicha profundidad. Comparar el valor de presión con el que se obtiene considerando al agua como incompresible. Considerar K = 206.000 N/cm².

5. Cuando se necesita medir una presión con gran precisión se utiliza un micro manómetro. En la figura se muestra uno de ellos. En este sistema se emplean dos líquidos inmiscibles de pesos específicos y respectivamente. Supondremos que los fluidos de los depósitos A y B, cuya diferencia de presiones queremos medir son gases de pesos específicos despreciables. Calcular la diferencia de presiones pA-pB en función de , d, y .

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6. ¿Cuál es la presión paire en la figura? El aceite tiene ρr = 0,8. Expresarla en forma manométrica y absoluta en N/m2. Adoptar la presión atmosférica 101.300 N/m².

7¿Cuál es la presión absoluta dentro del tanque A en el punto a? Expresar el

resultado en k g⃗/cm2y en kPa.

8. Por los tubos A y B fluye agua. Se conecta a ellos un tubo en U tal como se muestra en el esquema. La parte superior del tubo en U invertido, está lleno de aceite (r=0,8) y las ramas inferiores de mercurio (r=13,6). Determinar la diferencia de presiones pA-pB en unidades de N/m2.

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9. El recipiente de la figura contiene agua y aire. ¿Cuál es la presión absoluta y manométrica expresada en, N/m², en los puntos A, B, C y D? Vuelque los datos en la tabla de resultados

10 ¿Cuál es la densidad relativa del fluido A?

11. Calcular la fuerza expresada en N y en t que deberá resistir la compuerta plana de la figura si su ancho es de 3 m. Determinar el punto de aplicación del mismo respecto al nivel de líquido.

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12. En un acuario se colocarán ventanas de vidrio circulares de 1 m de diámetro, si la parte superior de la ventana se encuentra a 2 m de profundidad calcular cual será la fuerza que actúa sobre ella y su punto de aplicación respecto al nivel del líquido.

13. En el recipiente de la figura la presión absoluta en la zona superior, donde hay aire, es de 50.000 N/m², si la compuerta es cuadrada y de 1 m de lado, encontrar la fuerza que se ejerce sobre la misma. ¿Cuál es la dirección y sentido de dicha fuerza?

14. Determinar el valor de la fuerza que actúa perpendicularmente a la superficie del triángulo rectángulo ABC de la figura

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15. El cilindro contiene el agua en la forma indicada en la figura. Determinar:

a. la fuerza por metro que lo mantiene oprimido contra la presa,b. su peso por metro de longitud y su peso específico relativo.

16. Se muestra un vertedero cilíndrico, que tiene un diámetro de 3 m y una longitud de 6 m. Calcule la magnitud y la dirección de la fuerza resultante respecto de la dirección horizontal causada por los fluidos sobre el vertedero. Exprese los resultados en kN

17. En la figura se muestra una compuerta radial muy usual en obras hidráulicas. Para moverla se hace girar mediante un motor eléctrico el eje de la misma que se dispone sobre el centro de la circunferencia. Despreciando el peso de la compuerta, determinar el par (momento) que debe realizar el motor. Determinar la fuerza horizontal y su línea de acción, la fuerza vertical y su línea de acción que actúan sobre la compuerta radial de la figura.

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18. En las figuras se observa una compuerta cilíndrica de 1m de radio y 3m de ancho, en 3 casos distintos. Calcular, para cada caso, lo siguiente:

- la fuerza horizontal y su posición respecto del eje x.

- la fuerza vertical y su posición respecto del eje y.

19. Un cilindro de 50 cm de diámetro, 1 m de longitud y cuyo peso es de 34

k g⃗ flota en agua, con su eje en posición vertical. Un ancla de densidad 2400 kg/m³ cuelga de su extremo inferior. Determinar el peso del ancla suponiendo que el fondo del cilindro está sumergido 90 cm bajo la superficie del agua. Expresar el resultado en kN.

20¿Cuál es la fuerza horizontal sobre la compuerta semiesférica AB producida por todos los fluidos internos y externos? La densidad relativa del aceite es de 0,8. Exprese los resultados en Kgf.

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21. Calcule el empuje hidrostático que se genera sobre una compuerta plana, rectangular y vertical, la cual tiene un ancho de 30 pulg. Esta compuerta retiene agua de un solo lado, la altura de la compuerta es de 2 m y la altura del agua desde el fondo del dique hasta el espejo libre del agua es de 1.6 m. Calcule y señale en un esquema la altura del centro de presiones.

22. Calcule la altura del agua que genera un empuje hidrostático de 1872 lb sobre una compuerta plana, rectangular y vertical de 50 cm de ancho. Dibuje el esquema que representa la distribución de presiones e indique el punto sobre el cual se aplicaría dicho Empuje.

23. Calcule el ancho que debe tener una compuerta plana, rectangular y vertical para soportar un empuje hidrostático de 153.6 kg de un líquido cuyo peso específico es de 9310 N/m3, si la altura del agua coincide con la altura de la compuerta y es de 35.4 pulg. Determine la altura a la cual se localiza el centro de presiones sobre la compuerta.

24. Calcule el Empuje hidrostático que se genera sobre una compuerta plana y vertical de forma trapezoidal, donde la base mayor mide 1.2 m y la base menor mide 80 cm. La altura de agua coincide con la altura de la compuerta y es igual a 1.5 m. Calcule el centro de presiones del Empuje hidrostático.

25. Calcule el empuje hidrostático que se genera sobre una compuerta plana vertical y de forma circular, considerando que el la altura del agua coincide con el diámetro de la compuerta y es igual a 60 cm. Determine el punto de aplicación del Empuje hidrostático sobre la compuerta.

26 Calcule el empuje hidrostático que se genera sobre una pared plana, vertical y rectangular de 90 cm de ancho que se encuentra sumergida bajo una lámina de agua de 30 cm de altura; considere que la altura desde el fondo del canal hasta la superficie libre del agua es de 2.5 m. Calcule el centro de presiones del Empuje hidrostático.

27. Calcule el tirante de agua que existe sobre una compuerta plana, vertical y rectangular. Considerando que ésta tiene un ancho de 2 m y la altura del agua desde el fondo del dique hasta la superficie libre del agua es de 8 m. El empuje que la compuerta recibe es de 60,000 kg. Calcule el punto de presiones del Empuje hidrostático.

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28. Calcule la altura de agua que existe en un dique (desde el fondo hasta la superficie libre del agua), considerando que el agua es retenida por una compuerta plana, vertical y rectangular, con un ancho de 2 m La compuerta se encuentra sumergida bajo una lámina de 50 cm de profundidad. El Empuje hidrostático generado sobre una compuerta (E) es de 154350 N. Calcule también el centro de presiones (yc).

29. Calcule el diámetro que debe tener una compuerta plana, vertical y circular que recibe un Empuje hidrostático de 300 kg. En este caso la altura del agua coincide con el diámetro de la compuerta. Calcule además el punto de aplicación del Empuje.

30. Calcule el ancho que debe tener una pared plana, vertical y rectangular con agua en ambos lados. Considere la altura del agua (aguas arriba de la pared) de 2.3 m y la altura del agua (aguas abajo) de 1.6 m. El Empuje hidrostático que recibe la pared es de 10701.6 N.

31. Calcule el tirante que existe aguas arriba de una pared plana vertical y rectangular, considerando que recibe un Empuje hidrostático de 39200,000 dinas, cuando el tirante aguas abajo de la pared es de 30 cm y el ancho de la misma es de 50 cm.

32. Calcule el tirante que existe aguas abajo de una pared plana vertical y rectangular, considerando que recibe un Empuje hidrostático de 2793 N, cuando el tirante aguas arriba de la pared es de 1.2 m y el ancho de la misma es de 60 cm.

33. Calcule el Empuje hidrostático que se genera sobre una pared plana y rectangular, inclinada a 75° con respecto a la superficie libre del agua (aguas arriba de la pared), donde el tirante es de 2.2 m y el tirante aguas abajo de la pared es de 1.8 m. Considere el ancho de la pared de 90 cm. Calcule también el centro de presiones (ycp).

34. Calcule el ancho que debe tener una pared plana y rectangular con agua en ambos lados, inclinada a 65° con respecto a la superficie libre del agua (aguas arriba de la pared). Considere la altura del agua (aguas arriba de la pared) de 3.2 m y la altura del agua (aguas abajo) de 2.6 m. El Empuje hidrostático que recibe la pared es de 28222 N.

35. Calcule el ángulo de inclinación de una pared plana y rectangular, respecto a la superficie libre del agua (aguas arriba de la pared) que sostiene un tirante de agua a cada lado, lo cual genera un Empuje hidrostático (E) de 811.6 kg, el tirante aguas arriba de la pared es de 2 m y el tirante aguas abajo es de 1.3 m, el ancho de la pared es de 70 cm.

36. Calcule el ángulo de inclinación de una pared plana y rectangular, respecto al fondo del depósito (aguas arriba de la pared) que sostiene un tirante de agua a cada lado, lo cual genera un Empuje hidrostático (E) de 344.2 N, el tirante aguas arriba de la pared es de 65 cm y el tirante aguas abajo es de 45 cm, el ancho de la pared es de 30 cm

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37. Calcule el tirante que existe aguas abajo de una pared plana y rectangular inclinada a 120° respecto al fondo del depósito, considerando que recibe un Empuje hidrostático de 2771.4 kg, cuando el tirante aguas arriba de la pared es de 2.5 m y el ancho de la misma es de 1.2 m.

Piura, 03 de Junio del 2014

Dr. Gustavo Moreno Quispe Profesor Del Curso

DILATACIÓN TÉRMICADr. Gustavo Moreno Quispe

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1. La longitud de un cable de aluminio es de 30 m a 20°C. Sabiendo que el cable es calentado hasta 60 °C y que el coeficiente de dilatación lineal del aluminio es de 24x10-6 1/°C. Determine:

a) la longitud final del cable b) la dilatación del cable.

2. Una barra de hierro de 10 cm de longitud esta a 0 °C; sabiendo que el valor de α es de 12x10-6 1/°C Calcular:

a) La Lf de la barra y la ΔL a 20 °C; b) La Lf de la barra a -30 °C.

3. La longitud de un cable de acero es de 40 m a 22 °C. Determine su longitud en un día en que la temperatura es de 34 °C, sabiendo que el coeficiente de dilatación lineal del acero es igual a 11x 10-6 1/°C.

4. En el interior de un horno se coloca una barra de 300,5 m de Lo a una temperatura to = 10 °C y su Lf pasa a ser 300,65 m. Determinar la tf del horno; sabiendo que: α = 13x10-6 1/°C.

5. Un hilo de laton tiene 20 m de longitud a 0 °C. Determine su longitud si fuera calentado hasta una temperatura de 350°C .Se sabe que: α =0,000018 1/°C.

6. Un pedazo de cano de cobre tiene 5m de longitud a 20 °C. Si fuera calentado hasta una temperatura de 70 °C, siendo: αcobre= 17x10-6 1/°C. .En cuanto aumentaría su longitud?

7. En cuanto varia la longitud de un cable de plomo de 100 m inicialmente a 20 °C, cuando se lo calienta hasta 60 °C, sabiendo que: αplomo= 29x10-6 1/°C.

8. Un cano de hierro por el cual circula vapor de agua tiene 100 m de longitud. .Cual es el espacio libre que debe ser previsto para su dilatación lineal, cuando la temperatura varié de -10 °C a 120 °C? .Sabiendo que: α hierro= 12x10-6 1/°C.

9. A través de una barra metálica se quiere medir la temperatura de un horno para eso se coloca a una temperatura de 22 °C en el horno. Después de un cierto tiempo se retira la barra del horno y se verifica que la longitud final sufrida equivale a 1,2 % de su longitud inicial, sabiendo que α =

11x10-6 1/°C. Determine: La temperatura del horno en el instante en que la barra fue retirada

10. Una barra de hierro a 20 °C se introduce en un horno cuya temperatura se desea determinar. El alargamiento sufrido por la barra es un centésimo de su longitud inicial. Determine la temperatura del horno,

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sabiéndose que el coeficiente de dilatación lineal del hierro es de 11,8 x 10-6 1/°C.

11. Un puente de acero de una longitud de 1 Km a 20 °C esta localizado en una ciudad cuyo clima provoca una variación de la temperatura del puente entre 10 °C en la época más fría y de 55 °C en la época mas calurosa. .Cual será la variación de longitud del puente para esos extremos de temperatura? Se sabe que: αacero= 11x10-61/°C.

12. Una barra de acero tiene una longitud de 2 m a 0 °C y una de aluminio 1,99 m a la misma temperatura. Si se calientan ambas hasta que tengan la misma longitud, .cual debe ser la temperatura para que ocurra? Se sabe que: αacero= 11x10-61/°C y αaluminio= 24x10-6 1/°C.

13. Un pino cilíndrico de acero debe ser colocado en una placa, de orificio 200 cm 2 del mismo material. A una temperatura de 0°C; el área de la sección transversal del pino es de 204 cm 2. .A que temperatura debemos calentar la placa con orificio, sabiendo que el coeficiente de dilatación lineal del acero es 12 x10-6 1/°C y que

14. Un anillo de cobre tiene un diámetro interno de 3,98 cm a 20 °C. .A que temperatura debe ser calentado para que encaje perfectamente en un eje de 4 cm de diámetro?. Sabiendo que: αcobre = 17x10-6 1/°C.

15. Una chapa de zinc tiene un área de 6 m 2 a 16 °C. Calcule su área a 36 °C, sabiendo que el coeficiente de dilatación lineal del zinc es de 27x10-6 1/°C.

16. Determine la temperatura en la cual una chapa de cobre de área 10 m 2 a 20 °C adquiere el valor de 10,0056 m 2. Considere el coeficiente de dilatación superficial del cobre es 34x10-6 1/°C.

17. Una esfera de acero de radio 5,005 cm es colocada sobre un anillo de zinc de 10 cm de diámetro, ambos a 0 °C. .Cual es la temperatura en la cual la esfera pasa por el anillo? Sabiendo que: α zinc = 0,000022 1/°C y α acero =0,000012 1/°C.

18. Un disco de plomo tiene a la temperatura de 20 °C; 15 cm de radio. Cuales serán su radio y su área a la temperatura de 60 °C?. Sabiendo que: α plomo =0,000029 1/°C. (Encuentre una expresión algebraica para tal caso)

19. Una chapa a 0 °C tiene 2 m 2 de área. Al ser calentada a una temperatura de 50 °C, su área aumenta 10 cm 2. Determine el coeficiente de dilatación superficial y lineal del material del cual esta formada la chapa.

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20. Un cubo metálico tiene un volumen de 20 cm 3 a la temperatura de 15 °C. Determine su volumen a la temperatura de 25 °C, siendo el coeficiente de dilatación lineal del metal igual a 0,000022 1/°C.

21. Un recipiente de vidrio tiene a 10 °C un volumen interno de 200 mL. Determine el aumento del volumen interno de ese recipiente cuando el mismo es calentado hasta 60 °C. Se sabe que: γ =3x10-6 1/°C.

22. Un cuerpo metálico en forma de paralelepípedo tiene un volumen de 50 cm 3 a la temperatura de 20 °C. Determine el volumen final y el aumento de volumen sufrido por el paralelepípedo cuando la temperatura sea 32 °C. Se sabe que: α = 0,000022 1/°C.

23. Un vendedor de nafta recibe en su tanque 2 000 Lts de nafta a la temperatura de 30 °C. Sabiéndose que posteriormente vende toda la nafta cuando la temperatura es de 20 °C y que el coeficiente de dilatación volumétrica de la nafta es de 1,1x10-3 1/°C. .Cual es el perdida (en litros de nafta) que sufrió el vendedor?

24. Cual es el volumen de una esfera de acero de 5 cm de radio a 0 °C, cuando su temperatura sea de 50 °C?. Sabiendo que: α acero = 0,000012 1/°C. (Encuentre una expresión algebraica)

25. Se tiene un circulo de cobre de radio 1m con un orificio, en su centro, de radio 20 cm .Cual será la superficie del anillo que se forma si: α cobre = 0,000017 1/°C (saque el área del circulo grande cobre y le resta el pequeño)

a) se calienta desde 0 °C a 50 °C?, b) Si se enfría desde 50 °C a 0 °C? Considere datos iniciales para

temperaturas iniciales.

26. Una plancha de aluminio tiene forma circular y esta a una temperatura de 50 °C. A que temperatura su superficie disminuirá en un 1%? α aluminio = 0,000011 1/°C

27. Una vasija de vidrio esta llena con un litro de trementina a 50 °F. Hallar el volumen de líquido que se derrama si se calienta a 86 °F. El coeficiente de dilatación lineal del vidrio es de 9x10-6 °C-1 y el coeficiente de dilatación volumétrico de trementina es de 97x10-5 °C-1.

TEMPERATURA

Dr. Gustavo Moreno Quispe

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1. En Gran Bretaña aun se usa la escala Rankine, en donde la relación con la escala Kelvin es TR = 9/5 TK. Determine los puntos de fusión y ebullición del agua en la escala.

2. La temperatura de ebullición del oxigeno es de 90,19°K. Determine dicha temperatura en las escalas Celsius, Fahrenheit y Rankine.

3. Expresar la temperatura normal del cuerpo, 37°C, en las escalas: Fahrenheit, Kelvin.

4. Si es que las hay. .A que temperaturas son iguales (los valores numéricos) las escalas: a) Celsius y Fahrenheit; b) Kelvin y Fahrenheit; c) Kelvin y Celsius?

5. El punto de ebullición normal del helio es 2,2°K; una temperatura ambiente confortable es 295°K; la superficie del Sol esta a una temperatura en torno a los 6.000 °K; el interior de una estrella esta a una temperatura de alrededor de diez millones de °K. Expresar estas temperaturas en: a) escala Celsius; b) escala Fahrenheit

6. En que valor numérico, una medida de temperatura en la escala Celsius es el doble que en la escala Fahrenheit?

7. Termito acaba de inventar, para su uso personal, una escala termométrica, en donde se pudo saber que: la fusión del agua se produce a los 100 °ter y cada grado ter equivale a 2°C. Determine: a) la temperatura de ebullición del agua en °ter, b) 0°ter equivalen a cuanto ° C, c) el cero absoluto en ° ter.

8. En que valor numérico la temperatura medida en la escala Fahrenheit es el doble que en la escala Celsius?

9. Un día de verano se registra una temperatura mínima de 10 ° C y una máxima de 32 °C. Determine el intervalo de temperatura (variación térmica) de ese día en: a) grados Celsius, b) grados Kelvin, c) grados Fahrenheit.

10. Determine la variación térmica de un día de invierno en que se registra una temperatura mínima de 0 °C y una máxima de 12 °C, en: a) grados Celsius, b) grados Kelvin, c) grados Fahrenheit.

11. Un objeto A tiene una temperatura de –20 °C y otro B tiene una temperatura de 40 °C, se ponen en contacto y luego de un tiempo llegan a un equilibrio térmico en 15 °C. Determine cuantos grados subió el objeto A y cuantos grados bajo el objeto B, en: a) grados Celsius, b) grados Kelvin, c) grados Fahrenheit.

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12. Averigüe la temperatura de fusión y de ebullición del cloro. Con esos valores idee una escala termométrica donde la temperatura de fusión del cloro sea 0° y la de ebullición sea de 100° Con esta nueva escala termométrica, expresada en °Cl, encuentre la equivalencia con: a) 100 °C, b) 0 °C, c) 100 °F, d) 0 °F, e) 0 °K.

13. Bárbara, la gran amiga de Ernesto, invento su propia escala termométrica y la definió a partir de los siguientes puntos de referencia: a la temperatura de 10 °C le asigno el valor 0 °B, y a los 170 °C le asigno el valor 100 °B. Determine, en °B, la temperatura de 50 °C.

CALORIMETRÍA

Dr. Gustavo Moreno Quispe

1. Un trozo de metal de 100 gramos que está a 95º C, se deja caer dentro de un calorímetro que contiene 200 gramos de agua a 200 C. La temperatura final de la mezcla en el equilibrio térmico es de 25.50C. Encuentra el calor específico del metal.

2. En un calorímetro ideal que contiene 1litro de agua a 15º C se coloca un trozo de metal de 0,3 kg que está inicialmente a 140º C. Si el agua llegó a una temperatura de 22,4º C, ¿Cuál es el calor específico del metal?, ¿De qué metal se trata?

3. Se tiene un trozo de plata de 30 gramos en su temperatura de fusión (96º C). ¿Cuánto calor se necesita para fundirlo si su calor latente es L = 88,3 KJ/Kg?, Si sólo se le entrega la cantidad de calor necesaria para fundirlo, ¿a qué temperatura quedará la plata fundida?

4. En un calorímetro de cobre de 200g hay 800 g de agua a 18ºC. Dentro del mismo se colocó un cubito de hielo a -10 ºC y una cantidad de vapor a 100ºC. El sistema llega al equilibrio a 85ºC. Calcular la cantidad de hielo que se agregó.

5. En un calorímetro de cobre que pesa 100 g hay 90 gramos de agua a 20ºC, Se coloca en el interior un cubito de hielo de 15 gramos que se encuentra a 0ºC. Calcular la temperatura del sistema cuando el cubito se funda totalmente.

6. Un calorímetro de aluminio tiene masa m= 150 gr. y se introducen 200 gr. de agua hirviendo. Si la temperatura del calorímetro y del agua se estabiliza a 70 °C. Se introduce en ese momento un material metálico con masa mm = 100 gr., y temperatura de 30 °C, alcanzando el sistema una temperatura final de 50 °C, encuentre el calor específico del material.

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7. Se tienen 100 gr de agua a 35 °C. a) Calcule la cantidad de calor que se requiere para llevar el agua a 100°C. b) Calcule la cantidad de calor necesario para convertir el agua a 100 °C en vapor a 100 °C. c) Calcule la cantidad de calor necesario para convertir el vapor a 100°C en vapor recalentado a 110 °C. d) Calcule la cantidad de calor que hay que sacar para convertir 100 gr de vapor a 110 °C en hielo a –10 °C.

8. ¿Calcule cuánto hielo, inicialmente a –5° C, ha de mezclarse con 200 ml de agua, que se encuentra inicialmente a 25° C, para que la temperatura final con todo el hielo fundido sea 0° C?. Puede despreciarse la capacidad calorífica del recipiente.

9. Un calorímetro de cobre, térmicamente aislado del exterior, está a una temperatura de equilibrio de 0°C con 125 gr. de agua. Si se introducen dos esferas metálicas de 500 gr. cada una, una de hierro y la otra de aluminio, con temperaturas iniciales de 100°C y 75 °C, respectivamente, calcule la temperatura final. a) Compárense las capacidades caloríficas de volúmenes iguales de agua, cobre y plomo y diga cual material requiere más energía para aumentar un grado de temperatura.

10. Para obtener el calor específico de una muestra, de un material que se encuentra a temperatura ambiente, 27 °C, con un peso de 100gr., se introduce en un calorímetro que contiene 200 gr de agua inicialmente a 0°C. El calorímetro es de cobre y su masa es de 110 g. La temperatura final del calorímetro es de 10°C. a) Calcule el calor específico, CP, de la muestra.

11. En un calorímetro que contiene 100 g de agua a 20°C se introducen 50 g de hielo a- 5°C. El calorímetro es de cobre y tiene una masa de 125 g. Calcular la temperatura final del sistema suponiendo que no hay pérdidas de calor al medio ambiente. (El calorímetro está térmicamente aislado)

TRANSFERENCIA DE CALOR

Dr. Gustavo Moreno Quispe

1. Un extremo de una barra de hierro de 30 cm de longitud y 4 cm2 de sección transversal se coloca en un baño de hielo y agua. El otro extremo se coloca en un baño de vapor. a) ¿Cuánto tiempo, en minutos, se requiere para transferir 1Kcal de calor?

2. a) ¿Cuanto calor se perderá en 6 horas, por un proceso de conducción de calor, a través de un muro de ladrillo de 3 plg de espesor, si en una de las caras de la pared la temperatura es de 45 °C y en la otra a 75 º F? Las dimensiones de la pared son de 2.7 m de altura por 4 m de largo. De la respuesta en BTU/hr y en toneladas de refrigeración (1 tonelada =

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12000 BTU/hr). b) ¿A cuantas toneladas de enfriamiento equivale la respuesta del inciso a)?

3. Un cuarto, construido con paredes de ladrillo, tiene las siguientes dimensiones: tiene 5 m por lado y altura de 3 m. El techo tiene una loza de concreto de 15 cm de espesor y esta aislado con poli-estireno de 1 pulgada de espesor. Solo dos paredes y el techo reciben el calor exterior. Una de las paredes tiene una ventana de vidrio de 3 mm de espesor con área de 2 m2. Si la temperatura de confort es de 24 ºC y la temperatura del exterior es de 44 ºC, calcular: a) La cantidad de calor, en Joules que pasa a través de las 2 paredes expuestas al sol, la ventana y el techo. b) El costo (pesos / hora) que representa extraer el calor, que penetra al cuarto, con un aparato refrigeración. Para el cálculo del costo de la energía consumida revise el recibo de luz que llega a su casa y anote el costo del KW-hr.

4. Un extremo de un alambre barra de hierro de 10 cm de longitud y 1/8” de diámetro transfiere calor de una fuente de calor a 45 °C al interior de una casa a través de una pared aislada de panel W. Si la pared del interior de la casa se encuentra a una temperatura de 23 ° C, calcule: a) ¿Cuánto tiempo, en minutos, se requiere para transferir 10 Kcal. De calor) ¿Cuánto calor se transmitiría en 1 hora por cada m2 si hubiera 150 alambres de 10 cm conectados en paralelo en cada m2?.

Piura, 10 de Junio del 2013Ing. Gustavo Moreno Quispe

Profesor del Curso

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