Capítulo 05: Análisis de masa y energía de volúmenes de control

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 5-173 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 5.173 Durante el inflado y el desinflado de una bolsa de aire de seguridad en un automóvil, el gas entra a la bolsa con un volumen específico de 15 pies3/lbm y a un flujo másico que varía con el…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 5-172 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 5.172 Un pequeño cohete de posicionamiento en un satélite está activado por un recipiente de 2 pies3, lleno con R-134a a 10 °F. En el lanzamiento, el recipiente está totalmente lleno con R-134a líquido saturado. El cohete está diseñado…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 5-171 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 5.171 En un separador de vapor de R-134a, a presión constante, de un vapor húmedo, se separan líquido y vapor en dos flujos separados. Determine la potencia de flujo necesaria para hacer pasar 6 L/s de R-134a a 320…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 5-170 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 5.170 Se mezcla vapor de 60 psia y 350 °F con agua a 40 °F y 60 psia, continuamente en un dispositivo adiabático. El vapor entra con un flujo de 0.05 lbm/s, y el agua entra a razón de…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 5-169 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 5.169 Se condensa vapor a 40 °C, en el exterior de un tubo horizontal de cobre de 3 cm de diámetro y 5 m de longitud con paredes delgadas, debido a agua de enfriamiento que entra al tubo a…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 5-168 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 5.168 Repita el problema 5-167, con un alambre de cobre (ρ = 8 950 kg/m3 y cp = 0.383 kJ/kg · °C). Solución: Solución 1: Canal CONSULTA AQUÍ OTROS EJERCICIOS RESUELTOS DEL SOLUCIONARIO DEL LIBRO TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 5-167 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 5.167 Se extruyen alambres de aluminio (ρ = 2 702 kg/m3 y cp = 0.896 kJ/kg · °C) de 5 mm de diámetro, a una temperatura de 350 °C, y se enfrían a 50 °C en aire atmosférico a…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 5-166 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 5.166 En una lavadora de botellas, el proceso de limpieza se realiza en un recinto ubicado en el suelo, donde se usa el agua caliente a 55 °C. Las botellas entran a una razón de 800 por minuto, a…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 5-165 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 5.165 Se está diseñando un sistema de refrigeración para enfriar huevos (ρ = 67.4 lbm/pie3 y cp = 0.80 Btu/lbm · °F) con una masa promedio de 0.14 lbm, desde una temperatura inicial de 90 °F hasta una temperatura…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 5-164 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 5.164 En una fábrica de lácteos se pasteuriza leche, inicialmente a 4 °C, en forma continua, a 72 °C, con un flujo de 20 L/s durante 24 h por día y 365 días por año. La leche se calienta…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 5-163 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 5.163 Repita el problema 5-162, suponiendo que es despreciable la ganancia de calor del enfriador. Solución: Solución 1: Canal CONSULTA AQUÍ OTROS EJERCICIOS RESUELTOS DEL SOLUCIONARIO DEL LIBRO TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN ¿Te sirvió el ejercicio? Compártelo…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 5-162 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 5.162 Se van a enfriar pollos, con masa promedio de 2.2 kg, y calor específico promedio de 3.54 kJ/kg · °C, con agua helada que entra a un enfriador de inmersión a 0.5 °C, de flujo continuo. Los pollos…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 5-161 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 5.161 Un gas ideal se expande en una turbina adiabática, de 1.200 K y 900 kPa a 700 K. Determine el flujo volumétrico del gas, a la entrada de la turbina, en m3/s, necesario para que la potencia de…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 5-160 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 5.160 A un generador de vapor entra agua fría a 20 °C y sale como vapor saturado a la presión del generador. ¿A qué presión la cantidad de calor necesaria para precalentar el agua a la temperatura de saturación…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 5-159 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 5.159 A un generador de vapor entra agua fría a 20 °C y sale como vapor saturado a 200 °C. Determine la fracción de calor que se usa en ese generador para precalentar el agua líquida, de 20 °C…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 5-158 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 5.158 En una caldera, en la cual se quema el gas natural, hierve agua a 150 °C mientras que los gases calientes de combustión pasan por un tubo de acero inoxidable sumergido en el agua. Si la tasa de…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 5-157 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 5.157 Entra vapor a una tobera a baja velocidad a 150 °C y 200 kPa, y sale como vapor saturado a 75 kPa. Hay una transferencia térmica de la tobera al entorno, de 26 kJ por cada kilogramo de…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 5-156 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 5.156 A un tubo entra aire a 65 °C y 200 kPa, y sale a 60 °C y 175 kPa. Se estima que se pierde calor del tubo, en la cantidad de 3.3 kJ por kg de aire que…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 5-155 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 5.155 El flujo de aire en un tubo de aire comprimido se divide en dos partes iguales en una conexión te. El aire comprimido entra a esta conexión de 2.5 cm de diámetro, a 1.6 MPa y 40 °C,…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 5-154 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 5.154 A un tubo largo y aislado entra vapor de agua a 1,400 kPa, 350 °C y 10 m/s; sale a 1,000 kPa. El diámetro del tubo es 0.15 m en la entrada y 0.1 m a la salida.…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 5-153 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 5.153 Se hierve agua a 100 °C usando una resistencia de 3 kW. Calcule la tasa de evaporación del agua. Solución: Solución 1: Canal CONSULTA AQUÍ OTROS EJERCICIOS RESUELTOS DEL SOLUCIONARIO DEL LIBRO TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 5-152 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 5.152 Un calentador eléctrico de 110 V calienta agua a una razón de 0.1 L/s de 18 a 30 °C. Calcule la corriente que debe suministrársele, en amperes.  Solución: Solución 1: Canal CONSULTA AQUÍ OTROS EJERCICIOS RESUELTOS DEL SOLUCIONARIO…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 5-51 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 5.51 Por un tubo largo, de diámetro constante y adiabático, pasa gas de nitrógeno. Entra a 100 psia y 120 °F, y sale a 50 psia y 70 °F. Calcule la velocidad del nitrógeno en la entrada y salida…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 5-150 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 5.150 Una turbina de vapor trabaja con vapor de agua a 1.6 MPa y 350 °C en su entrada, y vapor saturado a 30 °C en su salida. El flujo másico del vapor es 16 kg/s y la turbina…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 5-149 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 5.149 En un compresor de aire se procesan 15 L/s de aire a 120 kPa y 20 °C, hasta 800 kPa y 300 °C, consumiendo 6.2 kW de potencia. ¿Cuánta de esa potencia se usa para aumentar la presión…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 5-148 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 5.148 En un intercambiador de calor se usa aire caliente para calentar agua fría. A este intercambiador entra aire a 20 psia y 200 °F, con un flujo de 100 pies3/min, y sale a 17 psia y 100 °F.…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 5-147 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 5.147 A una tobera que tiene relación de áreas de entrada a salida de 2:1, entra aire con 4.18 kg/m3 de densidad y una velocidad de 120 m/s, y sale con 380 m/s. Determine la densidad del aire a…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 5-146 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 5.146 Se bombea agua subterránea a un estanque de 6 m X 9 m de sección transversal, y simultáneamente se descarga el agua del estanque pasando por un orificio de 7 cm de diámetro, a una velocidad promedio constante…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 5-145 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 5.145 Entra helio uniformemente a un tubo, con un flujo másico de 8 kg/s, a 427 °C y 100 kPa, y sale del tubo a 27 °C. La presión durante el proceso es constante a 100 kPa. a) Determine…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 5-144 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 5.144 Entra dióxido de carbono gaseoso a una válvula estranguladora a 5 MPa y 100 °C, y sale a 100 kPa. Determine el cambio de temperatura durante este proceso si se supone a) que el CO2 es un gas…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 5-143 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 5.143 Repita el problema 5-142 con la línea de suministro de aire a 2 000 kPa y 327 °C. Solución: Solución 1: Canal CONSULTA AQUÍ OTROS EJERCICIOS RESUELTOS DEL SOLUCIONARIO DEL LIBRO TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN ¿Te…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 5-142 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 5.142 Un dispositivo adiabático de cilindro-émbolo equipado con un resorte mantiene la presión en el interior en 300 kPa, cuando el volumen es 0, y en 3 000 kPa, cuando el volumen es 5 m3. El dispositivo se conecta…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 5-141 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 5.141 Un dispositivo de cilindro-émbolo contiene 0.6 kg de vapor de agua, con un volumen de 0.1 m3. La masa del émbolo es tal que mantiene una presión constante de 800 kPa. El cilindro está conectado con una línea…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 5-140 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 5.140 Un dispositivo de cilindro-émbolo vertical aislado contiene 0.8 m3 de refrigerante 134a a 1.2 MPa y 120 °C. Con un resorte lineal, en ese momento se aplica toda su fuerza al émbolo. Una válvula conectada al cilindro se…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 5-139 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 5.139 El aire comprimido en un tanque rígido y aislado, cuyo volumen es 0.5 m3, está a 4 000 kPa y 20 °C. Entonces, del tanque sale el aire suficiente para reducir la presión a 2 000 kPa. Después…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 5-138 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 5.138 Un globo contiene 40 m3 de gas de helio a condiciones atmosféricas de 100 kPa y 17 °C. El globo se conecta a través de una válvula con un depósito muy grande, que abastece helio a 125 kPa…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 5-137 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 5.137 Un dispositivo de cilindro-émbolo vertical contiene 0.2m3 de aire a 20 °C. La masa del émbolo es tal que mantiene una presión constante de 300 kPa en el interior. Entonces, se abre una válvula conectada al cilindro y…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 5-136 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 5.136 Un recipiente rígido aislado, de 60 pies3, contiene aire a 75 psia y 120 °F. Entonces se abre una de sus válvulas y se deja escapar el aire hasta que la presión en el interior baja a 30…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 5-135 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 5.135 Un recipiente aislado de 0.15 m3 contiene helio a 3 MPa y 130 °C. Se abre una válvula, dejando escapar algo del helio. Cuando la mitad de la masa inicial ha escapado, se cierra la válvula. Determine la…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 5-134 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 5.134 La tapa de salida de aire de un globo de aire caliente es para sacar aire caliente del globo cuando sea el caso. En uno de esos globos, la abertura de salida del aire tiene 0.5 m2 de…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 5-133 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 5.133 Un recipiente rígido de 0.4 m3 contiene refrigerante 134a a 14 °C. En ese estado, el 70 por ciento de la masa del refrigerante está en fase de vapor y el resto, en fase líquida. Se conecta ese…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 5-132 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 5.132 Un recipiente rígido de 2 pies3 contiene refrigerante 134a saturado, a 160 psia. Al principio, el 5 por ciento del volumen está ocupado por líquido y el resto, por vapor. A continuación se abre una válvula en la…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 5-131 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 5.131 Un recipiente rígido de 0.12 m3 contiene refrigerante 134a saturado, a 800 kPa. El 25 por ciento del volumen está ocupado por líquido y el resto, por vapor. Se abre entonces una válvula en el fondo del recipiente…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 5-130 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 5.130 Un recipiente rígido de 0.3 m3 se llena con agua líquida saturada a 200 °C. En el fondo del recipiente se abre una válvula y se saca líquido del recipiente. Se transfiere calor al agua de tal manera…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 5-129 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 5.129 Un recipiente rígido de 0.03 m3 contiene refrigerante 134a a 1 MPa y de 100 por ciento de calidad. Ese recipiente se conecta por medio de una válvula con una línea de suministro que conduce el refrigerante 134a…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 5-128 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 5.128 Repita el problema 5-127E cuando la línea de suministro conduce oxígeno a 300 psia y 450 °F. Solución: Solución 1: Canal CONSULTA AQUÍ OTROS EJERCICIOS RESUELTOS DEL SOLUCIONARIO DEL LIBRO TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN ¿Te sirvió…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 5-127 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 5.127 El émbolo con carga del dispositivo que se ve en la figura P5-127E mantiene en 200 psia la presión dentro del cilindro-émbolo. Al principio, ese sistema no contiene masa. Entonces se abre la válvula y el vapor de…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 5-126 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 5.126 A un hospital se suministra oxígeno desde diez tanques, cada uno con 1.5 pies3 de oxígeno comprimido. Al principio, los tanques están a 1 500 psia y 80 °F. El oxígeno se saca de esos tanques con la…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 5-125 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 5.125 Un sistema de acondicionamiento de aire se llenará desde un recipiente rígido que contiene 5 kg de R-134a líquido, a 24 °C. La válvula que conecta a este recipiente con el sistema de acondicionamiento de aire se abre,…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 5-124 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 5.124 El tanque de aire de un buceador es de 2 pies3 y se va a llenar con aire, desde una línea de suministro de aire comprimido a 120 psia y 100 °F. Al principio, el aire en este…