Idiomas espectrales. Lenguas imaginarias en la literatura latinoamericana
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Capítulo 1
Conceptos y definiciones
Índice1.1. Sistema . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
1.2. Propiedades de los sistemas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
1.3. Densidad y densidad relativa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
1.4. Estado, equilibrio, proceso y trayectoria . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
1.4.1. Estado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
1.4.2. Equilibrio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
1.4.3. Proceso y trayectoria . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
1.4.4. Proceso de flujo estacionario . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
1.5. Temperatura y ley cero de la Termodinámica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
1.5.1. Escalas de temperatura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
1.6. Presión . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
1.6.1. Variación de la presión con la profundidad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
1.7. Barómetro y Manómetro . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
1
Capítulo 1. Conceptos y definiciones
1.8. Resumen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
1.9. Problemas propuestos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
La termodinámica es la ciencia que trata de la transformación de la energía y de las pro-
piedades de las sustancias involucradas.
La termodinámica interviene prácticamente en todos los campos de la ingeniería. En mo-
tores de combustión interna es de suma importancia: mediante un análisis termoqinámico
se puede calcular, para una potencia dada, la cantidad de aire y combustible necesarios,
la cantidad y composición de los productos de combustión, los requisitos de enfriamiento,
con base en los cuales posteriormente se calcula el si tema de refrigeración por aire o agua,
etc. Dentro de los estudios de refrigeración y aire acondicionado, la termodinámica juega
también un papel de suma importancia: mediante un análisis termodinámico se puede se-
leccionar el tipo de refrigerante más apropiado dadas las necesidades de refrigeración, la
potencia necesaria que requiere el compresor para una capacidad de refrigeración específi-
ca, los requisitos de calor en el evaporador y en el condensador y el control de la humedad
en el aire ambiente, entre otras cosas.
1.1. Sistema
Un sistema termodinámico es una porción de espacio o cantidad de materia que se se-
lecciona para propósitos de análisis.
Figura 1.1. Sistema, alrededores y frontera.
Lamasa o región fuera del sistema se conoce como alrededores. Frontera es la superficie
real o imaginaria que separa al sistema de sus alrededores. La frontera de un sistema puede
ser fija o móvil. Note que la frontera es la superficie de contacto que comparten sistema y
alrededores. La frontera tiene espesor cero y, por lo tanto, no puede contener ninguna masa
ni ocupar un volumen en el espacio.
Los sistemas termodinámicos generalmente se clasifican en dos grandes categorías: sis-
temas cerrados y sistemas abiertos:
Sistema cerrado:(conocido también como una masa de control) es cuando no hay
transferencia de masa entre él y sus alrededores. Es decir, ninguna masa puede entrar
o salir de un sistema cerrado. Pero la energía, en forma de calor o trabajo puede cruzar
2 Jose Quiñonez Choquecota
1.2. Propiedades de los sistemas
Figura 1.2. Un volumen de control puede tener fronteras fijas, móviles, reales o
imaginarias.
la frontera; y el volumen de un sistema cerrado no tiene que ser fijo. Si, como caso
especial, incluso se impide que la energía cruce la frontera, entonces se trata de un
sistema aislado. Algunos ejemplos típicos de sistemas cerrados son: el gas contenido
en un cilindro, el aire que hay dentro de un globo, el de un neumático, etc.
Figura 1.3. La masa no puede cruzar las fronteras de un sistema cerrado, pero la
energía sí.
sistema abierto: o un volumen de control En este tipo de sistema hay realmente trans-
ferencia de masa entre el sistema y sus alrededores. Es una región elegida apropiada-
mente en el espacio. Generalmente encierra un dispositivo que tiene que ver con flujo
másico. El flujo por estos dispositivos se estudia mejor si se selecciona la región den-
tro del dispositivo como el volumen de control. Tanto la masa como la energía pue-
den cruzar la frontera de un volumen de control. Como sistemas abiertos comunes
se pueden mencionar: una bomba de agua, un motor de automóvil, una turbina o un
compresor, entre otros.
1.2. Propiedades de los sistemas
Una propiedad termodinámica es una característica de un sistema que puede observarse
de manera directa o indirecta, y no depende de la historia. Como características observables
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Capítulo 1. Conceptos y definiciones
Figura 1.4. Un sistema abierto (o volumen de control) con una entrada y una
salida.
directas se pueden mencionar la presión, la temperatura, el peso, el volumen, etc. Algunas
características observables de forma indirecta son el producto de la presión por la tempera-
tura y de la presión por el volumen específico, entre otras.
Por lo general, las propiedades termodinámicas se clasifican en dos grandes categorías:
propiedades intensivas y propiedades extensivas.
Las propiedades intensivas son aquellas independientes de la masa de un sistema,
como temperatura, presión y densidad.
Las propiedades extensivas son aquellas cuyos valores dependen del tamaño o ex-
tensión del sistema. La masa total, volumen total y cantidad de movimiento total son
algunos ejemplos de propiedades extensivas.
Las propiedades extensivas por unidad demasa se llaman propiedades específicas. Algunos
ejemplos de éstas son el volumen específico (v = V/m) y la energía total específica (e =
E/m).
1.3. Densidad y densidad relativa
La densidad se define como la masa por unidad de volumen
ρ =m
V(kg/m3) (1.1)
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1.4. Estado, equilibrio, proceso y trayectoria
El recíproco de la densidad es el volumen específico ν, que se define como el volumen
por unidad de masa. Es decir,
ν =V
m(m3/kg) (1.2)
Gravedad específica, o densidad relativa, y se define como el cociente de la densidad
de una sustancia entre la densidad de alguna sustancia estándar a una temperatura
especificada (normalmente agua a 4 ºC, para la que ρH2O = 1000 kg/m3). Es decir,
DR =ρ
ρH2O
(1.3)
1.4. Estado, equilibrio, proceso y trayectoria
1.4.1. Estado
La descripción completa de la condición o estado de un sistema en un instante dado se
hace a través de sus propiedades termodinámicas. Por consiguiente, el estado de un sistema
queda identificado por el conjunto de valores que tienen las propiedades termodinámicas
en ese instante. Por otra parte, el sistema se encuentra en estados idénticos si las propieda-
des son las mismas en dos estados de tiempo diferentes. En un estado específico, todas las
propiedades de un sistema tienen valores fijos, y si se cambia el valor de una propiedad, el
estado cambia a otro diferente.
Figura 1.5. Un sistema en dos estados diferentes.
1.4.2. Equilibrio
un sistema está en equilibrio termodinámico si, al ser aislado, no experimenta ningún
cambio de estado, esto es, si las propiedades termodinámicas no varían con el tiempo. Esto
implica que la temperatura debe ser lamisma en todo el sistema (equilibrio térmico). De otra
manera, se establecería un flujo de calor en el interior del mismo al ser aislado. De manera
análoga, el equilibrio termodinámico presupone que los esfuerzos (equilibrio mecánico),
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Capítulo 1. Conceptos y definiciones
potenciales eléctricos (equilibrio eléctrico) y potenciales químicos (equilibrio químico) son
iguales en todo el sistema. Una condición necesaria, pero no suficiente, para que un sistema
esté en equilibrio termodinámico, es que sea homogéneo o que esté constituido por varias
partes homogéneas que se mantengan en contacto.
Figura 1.6. Un sistema cerrado que alcanza el equilibrio térmico.
1.4.3. Proceso y trayectoria
Un proceso ocurre cuando el sistema pasa de un estado termodinámico a otro. Cualquier
cambio de un estado de equilibrio a otro experimentado por un sistema es un proceso, yla serie de estados por los que pasa un sistema durante este proceso es una trayectoria delproceso. Para describir completamente un proceso se deben especificar sus estados inicial
y final, así como la trayectoria que sigue y las interacciones con los alrededores.
Cuando un proceso se desarrolla de tal manera que todo el tiempo el sistema permanece
infinitesimalmente cerca de un estado de equilibrio, estamos ante un proceso cuasiestático,
o de cuasiequilibrio. Un proceso de este tipo puede considerarse lo suficientemente lento
como para permitirle al sistema ajustarse internamente de modo que las propiedades de
una de sus partes no cambien más rápido que las de otras.
Figura 1.7. Un proceso entre los estados 1 y 2 y la trayectoria del proceso.
Los diagramas de proceso trazados mediante el empleo de propiedades termodinámicas
en forma de coordenadas son muy útiles para tener una representación visual del proceso.
Algunas propiedades comunes usadas como coordenadas son temperatura T , presión P y
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1.4. Estado, equilibrio, proceso y trayectoria
volumen V (o volumen específico ν). En la figura siguiente se muestra el diagrama P − V
de un proceso de compresión de un gas.
Figura 1.8. Diagrama P-V de un proceso de compresión.
El prefijo iso- se usa con frecuencia para designar un proceso en el que una propiedad
particular permanece constante. Por ejemplo, un proceso isotérmico es aquel durante el
cual la temperatura T permanece constante; un proceso isobárico es en el que la presión
P se mantiene constante, y un proceso isocórico (o isométrico) es aquel donde el volumen
específico ν permanece constante.
Se dice que un sistema ha experimentado un ciclo si regresa a su estado inicial al final
del proceso, es decir, para un ciclo los estados inicial y final son idénticos.
1.4.4. Proceso de flujo estacionario
Estacionario significa que no hay cambio con el tiempo y su contrario es no estacionario
o transitorio. Sin embargo, uniforme significa ningún cambio con la ubicación en una región
específica. Estos significados son congruentes con su uso cotidiano (propiedades uniformes,
etcétera).
En ingeniería, un gran número de dispositivos operan por largos periodos bajo las mis-
mas condiciones y se clasifican como dispositivos de flujo estacionario. Los procesos en los
que se utilizan tales dispositivos se pueden representar razonablemente bien mediante un
proceso un poco idealizado, llamado proceso de flujo estacionario.
El proceso de flujo estacionario se puede definir como un proceso durante el cual un fluido
fluye de forma estacionaria por un volumen de control. Es decir, las propiedades del fluido
pueden cambiar de un punto a otro dentro del volumen de control, pero en algún punto fijo
permanecen sin cambio durante todo el proceso. Por lo tanto, el volumen V , la masa m y
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Capítulo 1. Conceptos y definiciones
el contenido total de energía E del volumen de control permanecen constantes durante un
proceso de flujo estacionario.
Figura 1.9. En condiciones de flujo estacionario, el contenido de masa y energía
de un volumen de control permanece constante.
1.5. Temperatura y ley cero de la Termodinámica
La temperatura es una propiedad termodinámica muy utilizada, pero difícil de definir.
Por lo regular se asocia con la actividadmolecular del sistema o se define de forma indirecta
la temperatura como una medida del calor y el frío.
Imagine dos cuerpos, uno caliente y uno frío: ambos se ponen en contacto. Si además
se aíslan del entorno, el cuerpo caliente se enfría, mientras que el frío se calienta. De esta
manera, las propiedades permanecen invariables con el tiempo al alcanzarse el equilibrio
térmico. La ley cero de la termodinámica establece que si dos cuerpos se encuentran en
equilibrio térmico con un tercero, están en equilibrio térmico entre sí. Podría parecer tonto
que un hecho tan obvio se conozca como una de las leyes básicas de la termodinámica; sin
embargo, no es posible concluir esta ley de las otras leyes de la termodinámica, además de
que sirve como base para la validez de la medición de la temperatura. Si el tercer cuerpo se
sustituye por un termómetro, la ley cero se puede volver a expresar como dos cuerpos están
en equilibrio térmico si ambos tienen la misma lectura de temperatura incluso si no están en contacto.
Figura 1.10.Dos cuerpos que alcanzan el equilibrio térmico después de ser pues-
tos en contacto dentro de un recinto aislado.
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1.6. Presión
1.5.1. Escalas de temperatura
En termodinámica es muy conveniente tener una escala de temperatura independiente
de las propiedades de cualquier sustancia o sustancias. Tal escala es la escala de temperatura
termodinámica, desarrollada posteriormente junto con la segunda ley de la termodinámica.
La escala de temperatura termodinámica en el SI es la escala Kelvin. La escala Kelvin se
Figura 1.11. Un termómetro de gas de volumen constante marcaría -273.15 ºC a
presión absoluta cero.
relaciona con la Celsius mediante
T (K) = T (ºC) + 273.15 (1.4)
La escala Rankine se relaciona con la Fahrenheit mediante
T (R) = T (ºF ) + 459.67 (1.5)
Las escalas de temperatura en los dos sistemas de unidades se relacionan mediante
T (R) = 1.8T (K) (1.6)
T (ºF ) = 1.8T (ºC) + 32 (1.7)
Cuando se trata con diferencias de temperatura ∆T , el intervalo de temperatura en am-
bas escalas es el mismo. Elevar la temperatura de una sustancia en 10 ºC es lo mismo que
elevarla en 10 K. Es decir,
∆T (K) = ∆T (ºC) (1.8)
∆T (R) = ∆T (ºF ) (1.9)
∆T (R) = 1.8∆T (K) (1.10)
1.6. Presión
La presión se define como la fuerza normal que ejerce un fluido por unidad de área.
Se habla de presión sólo cuando se trata de gas o líquido, mientras que la presión en los
sólidos es el esfuerzo normal. Puesto que la presión se define como la fuerza por unidad
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Capítulo 1. Conceptos y definiciones
de área, tiene como unidad los newton por metro cuadrado también conocida como pascal
(1Pa =N/m2).
La presión real en una determinada posición se llama presión absoluta, y se mide res-
pecto al vacío absoluto (es decir, presión cero absoluta). Sin embargo, la mayor parte de los
dispositivos para medir la presión se calibran a cero en la atmósfera, por lo que indican la
diferencia entre la presión absoluta y la atmosférica local; esta diferencia es la presión ma-
nométrica. Las presiones por debajo de la atmosférica se conocen como presiones de vacío
y se miden mediante medidores de vacío que indican la diferencia entre las presiones at-
mosférica y absoluta. Las presiones absoluta, manométrica y de vacío son todas positivas y
se relacionan entre sí mediante:
PManometrica = Pabs − Patm (1.11)
Pvacio = Patm − Pabs (1.12)
Figura 1.12. Presiones absoluta, manométrica y de vacío.
1.6.1. Variación de la presión con la profundidad
La presión en un fluido en reposo no cambia en la dirección horizontal. Sin embargo, en
dirección vertical éste no es el caso en un campo de gravedad. La presión de un fluido se
incrementa con la profundidad debido a que una mayor cantidad de éste descansa sobre
las capas más profundas y el efecto de este peso extra en una capa inferior se equilibra
mediante un aumento de presión.
Si se considera que el punto 1 está sobre la superficie libre de un líquido abierto a la
atmósfera (Fig. 1.14 ), donde la presión es la presión atmosférica Patm, entonces la presión a
la profundidad h desde la superficie libre se convierte en
P = Patm + ρgh , Pmanomet = ρgh (1.13)
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1.6. Presión
Figura 1.13. La presión de un fluido en reposo aumenta con la profundidad (co-
mo resultado del peso agregado).
Figura 1.14. La presión en un líquido se incrementa de forma lineal con la pro-
fundidad desde la superficie libre.
Para los fluidos cuyas densidades cambian de manera importante con la altura se puede
obtener una relación para la variación de presión con la elevación:
dP
dz= −ρg (1.14)
El signo negativo se debe a que se tomó la dirección z positiva hacia arriba, de modo que dP
es negativa cuando dz es positiva, dado que la presión disminuye en dirección ascendente.
La variación de la presión esta dado por:
∆P = P2 − P1 = −
∫2
1
ρgdz (1.15)
La presión en un fluido en reposo no depende de la forma o sección transversal del
recipiente. Cambia con la distancia vertical, pero permanece constante en otras direcciones
(ver fig. 1.15).
Una consecuencia de la presión en un fluido que permanece constante en la dirección
horizontal es que la presión ejercida sobre un fluido incompresible dentro de un recipiente rígido,
Jose Quiñonez Choquecota 11
Capítulo 1. Conceptos y definiciones
Figura 1.15. La presión ejercida por un determinado fluido es la misma en todos
los puntos de un plano horizontal, sin considerar la configuración geométrica,
siempre y cuando los puntos estén interconectados por el mismo fluido.
se transmite a todos los puntos del mismo con el mismo valor, esto se llama ley de Pascal.
P1 = P2 ⇒F2
F1
=A2
A1
(1.16)
La relación de área A2/A1 se llama ventaja mecánica ideal del elevador hidráulico.
Figura 1.16. Elevación de un gran peso mediante una fuerza pequeña con la
aplicación de la ley de Pascal.
1.7. Barómetro y Manómetro
La presión atmosférica (Patm = 101.325 kPa) se mide mediante un dispositivo conocido
como barómetro; así, la presión atmosférica se denomina por lo común presión barométrica.
La presión que registra un manómetro se denomina presión manométrica. Por tanto:
Pabsoluta = Pbaromentrica + Pmanometrica
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1.7. Barómetro y Manómetro
Figura 1.17. Barómetro básico.
Ejercicio 1.1 La medición de presión con un manómetro de columna en una cámara indica
un valor de 32 cm. s1 la densidad del fluido empleado en el manómetro es igual a 800
kg/m3, calcule la presión en mbar.
Ejercicio 1.2 Un manómetro se usa para medir la presión en un recipiente. El fluido que se
emplea tiene una densidad relativa de 0.85 y la altura de la columna del manómetro es de
55 cm, como se ilustra en la figura. Si la presión atmosférica local es de 96 kPa, determine la
presión absoluta dentro del recipiente.
Figura 1.18. Manometro (ejercicio).
Ejercicio 1.3 Determine la presión atmosférica en un lugar donde la lectura barométrica es
740 mmHg y la aceleración gravitacional es g = 9.81m/s2. Suponga que la temperatura del
mercurio es de 20 ºC, a la cual su densidad es 13500 kg/m3.
Ejercicio 1.4 La masa del émbolo de un dispositivo vertical de cilindro-émbolo que con-
tiene un gas, es de 60 kg y su área de sección transversal es de 0.04 m2, como se muestra
en la figura . La presión atmosférica local es de 0.97 bar y la aceleración gravitacional es
9.81m/s2. a) Determine la presión dentro del cilindro. b) Si se transfiere el calor al gas y se
duplica su volumen, ¿esperaría un cambio en la presión interna del cilindro?
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Capítulo 1. Conceptos y definiciones
Figura 1.19. Cilindro-émbolo (ejercicio).
1.8. Resumen
La termodinámica es la ciencia que se ocupa de la transformación de la energía y de
las propiedades de las sustancias involucradas.
Un sistema termodinámico es una porción de espacio o cantidad de materia que se
selecciona con el propósito de analizarlo. Todo lo que es ajeno al sistema se denomi-
na alrededores, yellímite real o hipotético entre el sistema y los alrededores se conoce
como fronteras o límites del sistema.
Los sistemas termodinámicos por lo general se clasifican en dos grandes categorías:
sistemas cerrados y sistemas abiertos. Se dice que un sistema es cerrado si no hay
transferencia de masa entre el sistema y sus alrededores. Por el contrario, en un sis-
tema abierto se da la transferencia de masa entre el sistema y sus alrededores. Un
sistema aislado es un sistema cerrado en el que no existen interacciones de tipo ener-
gético entre el sistema y sus alrededores.
Una propiedad termodinámica es una característica de un sistema observable ya sea
de forma directa o indirecta y no depende de la historia del mismo.
Las propiedades termodinámicas se clasifican en dos grandes categorías: propieda-
des intensivas y propiedades extensivas. Las propiedades intensivas no dependen de
la masa del sistema. Si el valor de una propiedad extensiva se divide entre la masa
del sistema, la propiedad resultante tiene el nombre de propiedad específica.
El estado de un sistema queda identificado por el conjunto de valores que tienen las
propiedades termodinámicas en un instante dado.
Un sistema está en equilibrio termodinámico si es incapaz de experimentar de ma-
nera espontánea algún cambio de estado en las condiciones que le imponen los alre-
dedores.
Un proceso ocurre cuando el sistema pasa de un estado termodinámico a otro.
14 Jose Quiñonez Choquecota
1.9. Problemas propuestos
Un ciclo es un proceso o conjunto de procesos que dejan el sistema de nuevo en el
estado original que tenía antes de que se realizara.
La trayectoria es el conjunto de estados por los que pasa un sistema al realizarse un
proceso.
La Ley cero de la termodinámica establece que si dos cuerpos están en equilibrio
térmico con un tercero, los tres están en equilibrio térmico entre sí. Esta ley postula
la existencia de la propiedad llamada temperatura, que tiene el mismo valor para
todos los sistemas que se encuentran en equilibrio térmico.
Las cuatro escalas de temperatura de uso más extenso son la Celsius, Fahrenheit,
Kelvin y Rankine, las cuales se relacionan con las escalas de temperatura absolutas
por:
T (K) = T (ºC) + 273.15, T (R) = T (ºF ) + 459.67
T (R) = 1.8T (K), T (ºF ) = 1.8T (ºC) + 32
Cuando se trata con diferencias de temperatura:
∆T (K) = ∆T (ºC), ∆T (R) = ∆T (ºF ), ∆T (R) = 1.8∆T (K)
La presión absoluta en un sistema es igual a la suma de la presión manométrica
más la presión barométrica o atmosférica del lugar. En algunas circunstancias los
sistemas operan en condiciones de vacío, es decir, a presiones inferiores a la presión
atmosférica.
Pabsoluta = Pbaromentrica + Pmanometrica
1.9. Problemas propuestos
Problema 1.1 Indique si los siguientes sistemas son abiertos o cerrados, especificando los
límites del sistema:
a) Una pelota. b) Un automóvil. c) Un aire acondicionado de ventana. d) Un calefactor de
gas.
Problema 1.2 Especifique si las siguientes propiedades son extensivas o intensivas:
a) Peso específico. b) Peso molecular. e) Concentración.
Problema 1.3 Una condición necesaria para que un sistema esté en equilibrio termodinámi-
co es que sea homogéneo o que esté constituido por varias partes homogéneas en contacto.
A la luz de este enunciado, considere un sistema compuesto por un trozo de hierro, vapor
de agua y aire a temperatura ambiente. Aun cuando al sistema lo conforman varias partes
Jose Quiñonez Choquecota 15
Capítulo 1. Conceptos y definiciones
homogéneas que están en contacto, ¿se encuentra el sistema en equilibrio termodinámico?
¿Puede haber oxidación?
Problema 1.4 Determine la temperatura donde la escala Celsius coincide con la escala Fah-
renheit. Rta. : −40º
Problema 1.5 Si la presión barométrica es de 950 mbar, determine la presión absoluta, en
bar, para cada uno de los casos siguientes:
a) Presión de vacío igual a 12 cm de mercurio. b) Presión manométrica igual a 10 bar. e)
Presión absoluta de 5 cm de mercurio. d) Presión de vacío de 20 cm de agua.
Problema 1.6 Convierta las siguientes temperaturas a la escala Kelvin:
a) −30 ºC. c) 200 ºC. b) −60 ºF. d) 1800 ºR.
Problema 1.7 Tres metros cúbicos de aire a 25ºC y 1 bar tienen unamasa de 3.51 kg. Indique
tres propiedades intensivas y dos extensivas de este sistema.
Problema 1.8 Un montañista porta un barómetro que indica 101.3 kPa al pie de una mon-
taña, y el mismo aparato señala 85.0 kPa en la cima. La densidad promedio del aire es de
1.21 kg/m3. Determine la altura de la montaña.
Problema 1.9 Se busca tener una nueva escala de temperatura donde el punto de conge-
lación del agua sea de 0 ºX, y el de ebullición, de 1000 ºX. ¿Cuál sería el cero absoluto en
grados X?
Problema 1.10 Una olla de presión cuece mucho más rápidamente que una olla ordinaria
manteniendo una presión y una temperatura más altas en el interior. La tapa de una olla
de presión está bien sellada, y el vapor sólo puede escapar por una abertura en medio de la
tapa. Una pieza separada demetal, la válvula de purga, está encima de esta abertura, y evita
que el vapor se escape hasta que la fuerza de la presión vence al peso de la válvula de purga.
El escape periódico del vapor evita de esta manera cualquier acumulación peligrosa de
presión, y mantiene la presión interna a un valor constante. Determine la masa de la válvula
de purga de una olla de presión cuya presiónde operación es 100 kPa manométrica y tiene
un área de sección transversal de la abertura de 4 mm2. Suponga una presión atmosférica
de 101 kPa, y dibuje el diagrama de cuerpo libre de la válvula de purga. Rta. : 40.8 g
Figura 1.20. Olla de presión (problema).
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