CPITULO 2

CAPITULO 2ENERGIA, TRANSFERENCIA DE ENERGIA Y ANALISIS GENERAL DE ENERGA

1. Determine la energa requerida para acelerar un automvil de 800 kg desde el reposo hasta 100 km/h sobre un camino plano.

Respuesta: 309 kJ

2. Determine la potencia que requiera un automvil de 2 000 kg para subir en 10 s un cuesta de 100 m de largo con una pendiente de 30 (respecto a la horizontal), a) velocidad constante, b) desde el reposo hasta una velocidad final de 30 m/s y c) desde 35 m/s hasta una velocidad final de 5 m/s. Ignore la friccin, el arrastre del aire y la resistencia al rodamiento.Respuestas: a)n 98.1 kW, b) 188 kW, c) -21.9 kW

3. Un vehiculo averiado que pesa 1 200 kg es remolcado por una gra. Sin considerar la friccin, el arrastre del aire y la resistencia la rodamiento, determine la potencia extra requerida a) para velocidad constante sobre un camino plano, b) para una velocidad constante de 50 km/h sobre un camino ascendente con 30 respecto de la horizontal, y c) para acelerar desde el reposo hasta 90 km/h en 12 s sobre un camino plano.

Respuestas: a) 0, b) 81.7 kW, c) 31.3 kW

4. Se calienta agua en un recipiente cerrado sobre una estufa mientras es agitado con una rueda de paleta. Durante el proceso, 30 kJ de calor se transfieren al agua y 5 kJ de valor se pierden en el aire circundante. El trabajo de la rueda de paleta equivale a 500 N m. Determine la energa final del sistema si su energa inicial es de 10 kJ.

Respuesta: 35.5 kJ

5. Un dispositivo vertical que consta de cilindro-mbolo contiene agua y se calienta sobre un estufa. Durante el proceso, 65 Btu de calor se transfiere al agua, mientras que las prdidas a travs de las paredes equivalen a 8 Btu. El mbolo se eleva como resultado de la evaporacin, y el valor realiza 5 Btu de trabajo. Determine el cambio en la energa del agua en este proceso.

Respuesta: 52 Btu.

6. En un saln de clases que normalmente aloja a 40 personas se instalarn unidades de aire acondicionado con capacidad de enfriamiento de 5 kW. Se puede suponer que una persona en reposo disipa calor a una tasa alrededor de 360 kJ/h. Adems, hay 10 focos en el aula, cada unidad de 100 W, y se estima que la tasa de transferencia de calor haca el aula a travs de las paredes es de 15 000 kJ/h. Si el aire en el aula se debe mantener a una temperatura constante de 21C, determine el nmero de unidades de aire acondicionado requeridas.

Respuesta: 2 unidades

7. Un ventilador se utiliza para acelerar aire en calma a una velocidad de 10 m/s a razn de 4 m3/s. Determine la potencia mnima que se debe suministrar al ventilador. Tome la densidad de aire como 1.18 kg/m3.Respuesta: 236 W

8. Inicialmente un automvil de 1400 kg corre a una velocidad constante de 70 km/h, pero despus acelera a 110 km/h en 5 s y comienza a rebasar a otro automvil. Determine la potencia adicional requerida para lograr esta aceleracin. Cul sera su respuesta si la masa total del automvil fuera solo 700 kg?

Respuestas: 77.8 kW, 38.9 kW

9. Una bomba con 73 por ciento de eficiencia y una entrada de potencia de 12 hp bombea agua de una lago por una tubera de dimetro constante haca un estanque cercano a una tasa de 1.2 pies3/s. La superficie libre del estanque est 35 pies arriba del lago. Determine la potencia mecnica empleada para vencer los efectos de friccin de la a tubera.

Respuesta: 4.0 hp

10. Para procesos de transferencia de calor, un hombre de pie puede representar el modelo de un cilindro vertical de 30 cm de dimetro y 170 cm de largo, con las superficies superior e inferior aisladas y la lateral a una temperatura promedio de 34C. Para un coeficiente de transferencia de calor por conveccin de 15 W/m2 C, determine la tasa de prdida de calor de este hombre por conveccin en una ambiente a 20C.Respuesta: 336 W.

11. La bomba de un sistema de distribucin de agua se acciona mediante un motor elctrico de 15 kW cuya eficiencia es de 90 por ciento. El caudal de agua a travs de la bomba es de 50 L/s. Los dimetros de las tuberas de entrada y salida son iguales y la diferencia de altura en la bomba es insignificante. Si las presiones en la entrada y la salida son 100 kPa y 300 kPa (absoluta), respectivamente, determine la eficiencia mecnica de la bomba.

Respuesta: 74.1 por ciento.

12. En una planta hidroelctrica, 100 m3/s de agua fluyen desde una altura de 120 m a una turbina en la que se genera potencia elctrica. La eficiencia global del conjunto turbina-generador es de 80 por ciento. Sin considerar las prdidas por friccin en la tubera, estime la salida de potencia elctrica de esta planta.

Respuesta: 94.2 MW