Capítulo 02: Energía, transferencia de energía y análisis general de energía

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 2-52E TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 2-52E Un ventilador está situado en un ducto cuadrado de 3 pies  3 pies. Se miden las velocidades en varios puntos a la salida, y se determina que la velocidad promedio de flujo es 22 pies/s. Suponiendo que…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 2-51 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 2-51 Un ventilador debe acelerar aire desde el reposo a una velocidad de 8 m/s a razón de 9 m3/s. Calcule la potencia mínima que debe alimentarse al ventilador. Suponga que la densidad del aire es 1.18 kg/m3. Solución:…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 2-50 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 2-50 Un recinto está inicialmente a la misma temperatura que el exterior, que es de 20 °C. En él hay una lámpara de 100 W, una TV de 110 W, un refrigerador de 200 W y una plancha de…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 2-49 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 2-49 Un campus universitario tiene 200 salones de clase y 400 oficinas de docentes. Los salones de clase tienen 12 tubos fluorescentes, cada uno de 110 W, incluyendo la electricidad que consumen sus balastros. Las oficinas de los docentes…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 2-48 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 2-48 Las necesidades de alumbrado de un almacén se satisfacen con 6 luminarias fluorescentes, cada una con 4 lámparas de 60 W cada una. Todas las lámparas están encendidas durante las horas de funcionamiento del almacén, de 6 a.m.…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 2-47 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 2-47 En un salón de clases que normalmente aloja a 40 personas se instalarán unidades de aire acondicionado con capacidad de enfriamiento de 5 kW. Se puede suponer que una persona en reposo disipa calor a una tasa de…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 2-46E TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 2-46E Una bomba de agua aumenta la presión de agua de 10 psia a 50 psia. Determine el suministro necesario de potencia, en hp, para bombear 1.2 pies3/s de agua. ¿La temperatura del agua a la entrada tiene un…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 2-45 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 2-45 Un sistema adiabático cerrado se eleva 100 m en una ubicación en la que la aceleración gravitacional es de 9.8 m/s2. Determine el cambio de energía en el sistema, en kJ/kg. Solución: Solución 1: Canal      …

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 2-43E TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 2-43E Un modo de mejorar la eficiencia del combustible de un automóvil es usar neumáticos con una menor resistencia al rodado, es decir, neumáticos que rueden con menos resistencia, y las pruebas en carretera a 65 mph demostraron que…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 2-42C TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 2-42C En un día cálido de verano, un estudiante pone en marcha su ventilador cuando sale de su habitación por la mañana. Cuando regrese por la tarde, ¿el cuarto estará más caliente o más fresco que los cuartos vecinos?…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 2-41C TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 2-41C ¿Cuáles son los diferentes mecanismos para transferir energía a o desde un volumen de control? Solución: Solución 1: Canal Para un volumen de control (sistema abierto), la energía se puede transferir hacia o desde un sistema de tres…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 2-40C TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 2-40C Para un ciclo, ¿el trabajo neto es necesariamente cero? ¿Para qué clase de sistemas será éste el caso? Solución: Solución 1: Canal Para un proceso cíclico, la red no es necesariamente cero para todos los sistemas excepto para…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 2-39 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 2-39 Un automóvil de 1 200 kg dañado está siendo remolcado por un camión. Despreciando la fricción, la resistencia del aire y la resistencia al rodado, determine la potencia adicional necesaria a) para velocidad constante en un camino a…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 2-38 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 2-38 Determine la potencia necesaria para que un automóvil de 1 150 kg suba por un camino ascendente de 100 m de longitud con una pendiente de 30° (con respecto a la horizontal) en 12 s, a) a velocidad…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 2-37 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 2-37 Un elevador para esquiadores tiene una longitud de trayectoria de una vía de 1 km, y una elevación vertical de 200 m. Las sillas están espaciadas 20 m entre sí, y cada silla puede admitir tres personas. El…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 2-36 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 2-36 ¿Cuánto trabajo, en kJ, puede producir un resorte cuya constante de resorte es 3 kN/cm después de haberse comprimido 3 cm de su longitud sin carga? Solución: Solución 1: Blog Sapiencia CONSULTA AQUÍ OTROS EJERCICIOS RESUELTOS DEL SOLUCIONARIO DEL…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 2-35E TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 2-35E Un resorte cuya constante es 200 lbf/pulg tiene al principio una fuerza de 100 lbf actuando sobre él. Calcule el trabajo, en Btu, necesario para comprimirlo 1 pulgada adicional. Solución: Solución 1: Blog Sapiencia   CONSULTA AQUÍ OTROS EJERCICIOS…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 2-34E TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 2-34E Una varilla de acero de 0.5 in de diámetro, 12 in de longitud con un módulo de Young de 30 000 lbf/in2 se estira 0.125 in. ¿Cuánto trabajo necesita esto, en Btu? El trabajo de esfuerzo está dado…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 2-33E TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 2-33E Una burbuja esférica de jabón con una tensión superficial de 0.005 lbf/ft se está expandiendo desde un diámetro de 0.5 in hasta un diámetro de 2.0 in. ¿Cuánto trabajo en Btu se necesita para expandir esta burbuja? Solución…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 2-32E TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 2-32E La fuerza F necesaria para comprimir un resorte una distancia x es F – F0 = kx, donde k es la constante del resorte y F0 es la precarga. Calcule el trabajo necesario para comprimir un resorte cuya…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 2-31E TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 2-31E Un hombre que pesa 180 lbf está empujando un carrito que pesa 100 lbf con su contenido, hacia arriba de una rampa que está inclinada a un ángulo de 10° con respecto a la horizontal. Determine el trabajo…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 2-30E TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 2-30E Una grúa de construcción levanta una viga de concreto pretensado, que pesa 3 toneladas desde el suelo hasta la punta de las pilastras, a 24 pies sobre el suelo. Calcule la cantidad de trabajo efectuado suponiendo que el…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 2-29 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 2-29 Calcule la energía requerida para acelerar un automóvil de 800 kg, desde el reposo hasta 100 km/h, en un camino horizontal. Solución: Solución 1: Blog Sapiencia   CONSULTA AQUÍ OTROS EJERCICIOS RESUELTOS DEL SOLUCIONARIO DEL LIBRO TERMODINÁMICA CENGEL Y…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 2-28C TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 2-28C Un coche acelera del reposo hasta 85 km/h en 10 s. ¿Sería diferente la cantidad de energía transferida al vehículo si acelerara en 5 s hasta la misma velocidad? Solución: Solución 1: Canal         CONSULTA…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 2-27E TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 2-27E Un motor de combustión para un modelo de avión produce 10 W de potencia. ¿Cuánta potencia es esa en a) lbf· pie/s, y b) hp? Solución: Solución 1: Canal         CONSULTA AQUÍ OTROS EJERCICIOS RESUELTOS…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 2-26 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 2-26 Un motor eléctrico pequeño produce 5 W de potencia mecánica. Exprese esa potencia utilizando una combinación de las unidades a) N, m y s, y b) kg, m y s. Solución: Solución 1: Canal        …

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 2-25C TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 2-25C Se examinará una computadora personal desde un punto de vista termodinámico. Determine la dirección de las transferencias de trabajo y calor (entra o sale energía) cuando se considera que el sistema es a) el teclado, b) la pantalla,…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 2-24C TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 2-24C Un refrigerador eléctrico está en un recinto. Determine la dirección de las interacciones de trabajo y de calor (entra o sale energía) cuando se considera que el sistema es el siguiente: a) el contenido del refrigerador, b) todas…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 2-23C TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 2-23C Puede cambiarse la longitud de un resorte a) aplicándole una fuerza o b) cambiando su temperatura (por dilatación térmica). ¿Qué tipo de interacción energética entre el sistema (el resorte) y sus alrededores se requiere para cambiar su longitud…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 2-22C TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 2-22C Un automóvil va a velocidad constante por un camino. Determine la dirección de las interacciones de calor y trabajo, suponiendo que el sistema es el siguiente: a) el radiador del automóvil, b) el motor, c) las ruedas, d)…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 2-21C TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 2-21C ¿Qué son funciones de punto y de trayectoria? Describa algunos ejemplos. Solución: Solución 1: Canal Las propiedades termodinámicas son funciones puntuales, ya que para un estado dado, existe un valor definido para cada propiedad. El cambio en la…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 2-20C TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 2-20C ¿Qué es un proceso adiabático? ¿Qué es un sistema adiabático? Solución: Solución 1: Canal Un proceso durante el cual no hay transferencia de calor se llama proceso adiabático. Por ejemplo, dQ = 0. El sistema que se somete…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 2-19C TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 2-19C ¿Cuándo es calor la energía que cruza las fronteras de un sistema cerrado, y cuándo es trabajo? Solución: Solución 1: Canal En un sistema cerrado habrá transferencia de energía pero no se producirá transferencia de masa. Entonces, a…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 2-18C TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 2-18C ¿En qué formas puede la energía cruzar las fronteras de un sistema cerrado? Solución: Solución 1: Canal La energía puede cruzar los límites de un sistema cerrado en forma de calor y trabajo.     CONSULTA AQUÍ OTROS…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 2-17 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 2-17 Considere un río que corre hacia un lago a una velocidad promedio de 3 m/s, con un caudal de 500 m3/s, en una ubicación a 90 m arriba de la superficie del lago. Determine la energía mecánica total…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 2-16 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 2-16 Un río tiene un caudal constante de 175 m3/s, y se está estudiando para generar electricidad. Se determina que se puede construir una presa para detener el agua y dejarla pasar desde una diferencia de alturas de 80…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 2-15 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 2-15 Se están estudiando dos lugares para generar energía eólica. En el primero, el viento sopla constantemente a 7 m/s, durante 3.000 horas por año, mientras que en el segundo, el viento sopla a 10 m/s durante 2.000 horas…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 2-14 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 2-14 Un chorro de agua sale por una turbina a 60 m/s, con una tasa de flujo de 120 kg/s; se va a usar para generar electricidad, al chocar con las paletas en la periferia de una rueda. Calcule…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 2-13 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 2-13 En cierto lugar, sopla el viento continuamente a 10 m/s. Calcule la energía mecánica del aire, por unidad de masa, y la potencia que pueda generar un aerogenerador, con 60 m de diámetro de álabes, en ese lugar.…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 2-12 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 2-12 Se va a generar electricidad instalando un turbogenerador en un lugar a 160 m debajo de la superficie de un gran depósito de agua, que puede suministrarla continuamente a 3.500 kg/s. Calcule la potencia que se pueda generar.…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 2-11 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 2-11 Una persona entra a un elevador a nivel del lobby de un hotel, junto con su maleta de 30 kg, y sale en el 10° piso, 35 metros arriba. Determine la cantidad de energía consumida por el motor…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 2-10 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 2-10 Calcule la energía potencial total, en kJ, de un objeto cuya masa es de 20 kg, cuando está ubicado a 20 m debajo de un nivel dado, en una ubicación donde g = 9.5 m/s2. Solución: Solución 1:…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 2-9E TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 2-9E Calcule la energía potencial total, en Btu, de un objeto cuya masa es de 200 lbm, cuando está a 10 ft sobre un nivel dado, en una ubicación donde hay aceleración gravitacional estándar. Solución: Solución 1: Canal  …

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 2-8E TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 2-8E La energía potencial específica de un objeto con respecto a algún nivel dado está dada por gz, donde g es la aceleración gravitacional local, y z es la altura del objeto sobre el nivel dado. Determine la energía…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 2-7 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 2-7 Calcule la energía cinética total, en kJ, de un objeto cuya masa es de 100 kg, y cuya velocidad es de 20 m/s. Solución: Solución 1: Canal         CONSULTA AQUÍ OTROS EJERCICIOS RESUELTOS DEL SOLUCIONARIO…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 2-6E TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 2-6E Calcule la energía cinética total en Btu sobre un objeto con masa 15 lbm cuando su velocidad es de 100 pies/s. Respuesta: 3.0 Btu Solución: Solución 1: Canal         CONSULTA AQUÍ OTROS EJERCICIOS RESUELTOS DEL…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 2-5C TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 2-5C El gas natural, formado principalmente por metano CH4, es un combustible y una de las principales fuentes de energía. ¿Se puede decir lo mismo del hidrógeno gaseoso, H2? Solución: Solución 1: Canal   Dado que se puede quemar,…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 2-4C TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 2-4C ¿Qué es energía mecánica? ¿En qué difiere de la energía térmica? ¿Cuáles son las formas de energía mecánica en un flujo de fluido? Solución: Solución 1: Canal La energía mecánica se puede definir como la forma de energía…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 2-3C TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 2-3C ¿Cómo se relacionan entre sí el calor, la energía interna y la energía térmica? Solución: Solución 1: Canal El calor se define como la forma de energía que se transfiere entre dos sistemas (o un sistema y su…