Presión y trabajo mecánico
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DISCUSIN #1 CICLO 01/2015
1. La presin que muestra el manmetro de un tanque de aire de un buzo es de 75 kPa cuando el buzo se sumerge 10 m. A qu
profundidad el manmetro marcar una presion de 0 kPa?
La ecuacion que describe la presion del manometro en el estado 1 es la siguiente:
Donde Psurr es la presion de los alrededores, se describe as:
Sustituyendo para el estado uno:
De lo que despejando el valor de la presin, sustituyendo la presion atmosferica por 101.325kPA y la presion de altura
por la densidad del agua 1000[kg/m^3) y la altura incial de 10m. Podemos obtener que
Pgas=271.425[kpa]
para el momendo donde Pman=0 diferencia de presion debe ser 0 por tanto Psurr=Pgas
utilizando la misma ecuacion planteada anteriormente se puede despejar la nueva altura del gas.
H=17.319[m]
2. Un gas atraviesa un proceso, comienza a P1=1 Bar y ocupa un volumen de 1 litro, luego es comprimido utilizando un arreglo
cilindro piston hasta una presion de P2=4 Bar. Si la relacion PV se mantiene constante determine el volumen a una presion de
3 bar. Grafique el proceso y repita para una relacion linear del proceso pv.
Utilizando la relacion puede determinarse que V2=0.25 L
Graficando para una funcin de la presin en funcin del volumen:
V|3bar=1/3 L
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Para una relacion linear obtenida con los puntos (V,P): (0.25,4) y (1,1)
3. Un pistn de 5 kg en un cilindro con un dimetro de 100 mm es cargado con un resorte
lineal y presin atmosfrica de 100 kPa. El resorte no ejerce fuerza cuando el pistn
est al fondo del cilindro, y para el estado mostrado, la presin es de 400 kPa con un
volumen de 0.4 L. Se abre la vlvula y deja entrar un poco de aire ocasionando que el
pistn se eleve 2 cm. Cul es la nueva presin?
Del planteamiento del problema se obtiene:
De donde
Siendo h1=0.05
Con los datos disponibles podemos obtener la constante del resorte
K=45.096 kN*m
Sustituyendo en la misma ecuacin una nueva altura h2=0.05
Podemos obtener la nueva presin
P=4kPa
4. Se ha propuesto una nueva escala absoluta de temperaturas. En esta escala el punto de fusin del agua es 150S y el punto de
ebullicin del agua es 300S. Determine cules temperaturas en C corresponden a 100S y 400S.
Utilizando una relacin de tringulos debido a la linealidad de las escalas:
300 150
100 0=300
100
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De donde podemos obtener sustitoyendo para 100 s y 400s
Se obtiene
C|100=-33.33C
C|400=166.66C
5. Una tubera pasa a travs de un muro con dimensiones como se muestra en la figura, asumiendo que la temperatura vara de
forma linear en el eje x desde 20C a -6C el agua de la tubera se congelar?
Por la variacin lineal puede trabajarse como un promedio de temperaturas :
T=7C
Por tanto no congela