1 kg(p)/cm2 = 98.100 Pa ≈ 100.000 Pa = 100 kPa = 1 Bar.

EJERCICIOS DE TEMPERATURA

La temperatura del cuerpo humano es 37 ºC. ¿A cuántos ºF equivale? ¿A cuántos K equivale?Solución: 98,6 ºF; 310 K.

Para asar un pollo se necesita que la parrilla alcance una temperatura de 374°F. ¿A qué temperatura debo fijar el graduador para asar el pollo, si la graduación está en grados Celsius (°C)? Solución: 190 ºC.

Se tienen tres ciudades cuyas temperaturas ambientales son Madrid a 26 ºC; Rabat a 88 ºF y Bogotá a 293 K. ¿Cuál de las ciudades tiene la temperatura más baja? ¿Y la más alta?Solución: Madrid: 26 ºC; Rabat: 31,11 ºC; Bogotá: 20 ºC

EJERCICIOS DE MASA ESPECÍFICA, PESO ESPECÍFICO, VOLUMEN ESPECIFICO, PESO.

0,5 kg de alcohol etílico ocupan un volumen de 0,633 cm3. Calcular su densidad y peso específico.Solución: ρ = 789889,42 kg/m3; δ = 7748815,17 N/m3.

¿Cuántos m3 ocuparan 1000 kg de aceite de linaza, si este tiene una densidad de 940 kg/m3?Solución: V = 1,064 m3.

Determinar la masa de un cubo de 5 cm de arista si el material con que está construido es de cobre, cuya densidad es ρCu = 8960 kg/m3.Solución: m = 1,12 kg.

Un objeto tiene una masa de 128,5 kg y un volumen de 3,25 m3. ¿Cuál es su densidad? ¿Cuál es su peso específico?Solución: ρ = 39,54 kg/m3; δ = 387,87 N/m3

Una mujer tiene una masa de 55 kg, ¿cuál será su peso en la tierra? ¿y en la luna, sabiendo que la gravedad es 1,622 m/s2?Solución: 539,55 N en la tierra, 89,21 N en la luna.

EJERCICIOS DE PRESIÓN

Calcular la presión sobre cada una de las caras de un ladrillo sabiendo que el peso total es de 20 N y sus dimensiones son 20 cm x 10 cm x 8 cm.Solución: a) 1000 Pa (cara 20 x 10); b) 1250 Pa (cara 20 x 8); c) 2500 Pa (cara 10 x 8).

Un hombre de 70 kg de masa está parado y apoyado en sus dos pies. La superficie de apoyo de cada zapato es de 200 cm2. ¿Cuál será la presión, expresada en Pascales, ejercida sobre el suelo? Dato: g = 9,81 m/s2

Solución: P = 17.167,5 Pa

Tenemos una señora de 50 kg sobre unos zapatos de tacón de aguja cuya superficie de cada tacón es de 0,5 cm2, un tanque medio cuya masa es de 40 toneladas y cuyo peso se reparte entre las dos orugas cuyas dimensiones son 8 metros de largo por 0,5 metros de ancho cada una y un esquiador que tiene una masa de 80 kg y sus esquíes miden cada uno 2,2 metros de largo por 0,2 metros de ancho. ¿Quién ejercerá mayor presión?Solución: Señora: 4905000 Pa; Tanque: 49050 Pa; Esquiador: 891,82 Pa.

Una aguja hipodérmica de sección 0,01 mm2 se clava en la piel con una fuerza de 50 N. ¿Cuál es presión ejercida?

Solución: P= 5·109 Pa

Sobre un émbolo de sección 3 cm2 que se mueve dentro de un pistón se coloca una masa de 20 kg. ¿Qué presión ejerce en el fluido del interior del pistón?

Solución: P= 6,54·105 Pa

Calcular la presión que ejerce un cilindro de acero de 2 kg apoyado por una de sus bases que tiene 3 cm de radio.

Solución: P= 6942,68 Pa

EJERCICIOS DE TRABAJO, ENERGÍA y POTENCIA

Un gas se encuentra a una presión de 10 Pa. Calcular el trabajo realizado por el gas para expandir 2 m3; y para comprimirlo a 0,5 m3?

Solución: T: 20 J; T = -5 J (el trabajo se realizó sobre el gas).

Se realiza un trabajo de -3433,5 J sobre un gas para expandirlo a 5 dm 3. Calcular la presión a la que se encuentra dicho gas.

Solución: P: 7 kg/cm2.

Una bomba hidráulica suministra 450 l de aceite durante ¾ de hora bajo una presión de 125 bar. Determinar el trabajo hidráulico realizado por la bomba así como su potencia nominal.Solución: T = 5625000 J; P = 2083,33 W

¿Qué potencia debe tener una bomba para que produzca un caudal de 100 l/min a una presión de 9 kg/cm2?

Solución: P: 2 CV.

Calcular el caudal que produciría un compresor cuya potencia sea de 50 W a una presión de 6,5 Pa.Solución: 7,7 m3/s

Sabiendo que una bomba de aceite, cuya potencia es 825 W, suministra una caudal de 4.250 l/h, determinar la presión máxima con la cuál aquélla puede trabajar.Solución: P: 698823,53 Pa = 6,99 Bar.

EJERCICIOS DE LEY DE BOYLE-MARIOTTE (Temperatura Constante). P1· V1 = P2

· V2

Si el volumen V1 = 1 m³ a una presión absoluta P1 de 4 atm se comprime a temperatura constante a una presión absoluta P2 = 2 atm, entonces cuanto valdrá V2. Nuevamente, si el volumen V1 de 1 m3 a 4 atm se comprime a una presión absoluta P3 = 1 atm, entonces el volumen resultante será.Solución: 2 m3 y 4 m3.

Una muestra de oxigeno ocupa 3,5 litros a 760 mm de Hg. ¿Cuál será el volumen del oxigeno a 380 mm de Hg, si la temperatura permanece constante?Solución: 7 litros.

Un gas ocupa 1,5 litros a una presión de 2,5 atm. Si la temperatura permanece constante, ¿cuál será la presión en mm de Hg, si se pasa a un recipiente de 3 litros?Solución: 950 mm de Hg.

Un gas ocupa un volumen de 100 litros a una presión de 1 atm. Si la temperatura permanece constante, ¿cuál será la presión si se pasa a un recipiente de 2 litros?Solución: 50 atm.

A una presión de 1 atm, una muestra de un gas ocupa un volumen de 10 litros. ¿Qué volumen ocupará si se reduce la presión hasta 0,2 atm manteniendo la temperatura constante?Solución: 50 l.

Un recipiente está dividido en dos compartimentos comunicados por una válvula con una llave de paso. Se inyecta gas en uno de los compartimentos, cuyo volumen es de 6 m3 hasta alcanzar una presión de 4 atm. A continuación se abre la llave de paso y se observa que la presión desciende hasta un valor de 3 atm. ¿Qué volumen tiene el segundo compartimento?Solución: 2 m3.

EJERCICIOS DE LEY DE GAY-LUSSAC (Presión Constante). V1· T2 = V2 · T1

Si el volumen V1 = 30 ml a una presión constante y una temperatura de -100 ºC, si se expande a un volumen V2 = 60 ml, entonces cual será su temperatura T2?Solución: 73ºC

¿A qué temperatura deben enfriarse 600 ml de hidrogeno para que ocupen 275 ml si no ha variado la presión y la temperatura inicial era de 125 ºC?Solución: 182,4 K = -90,6ºC

¿Qué volumen ocupara un gas ideal confinado en un neumático a 70 ºC, si a 7 ºC ocupa un volumen de 60 m3?Solución: 73,5 m3

Quince (15) litros de un gas se encuentra a 0 ºC ¿Cuál será su volumen si la presión permanece constante y la temperatura aumenta a 27 ºC?

Solución: 16,48 l

Cierta cantidad de un gas tiene un volumen de 5 litros a -73°C. ¿Cuál será su volumen a 27°C si no ha cambiado la presión?Solución: 7,5 l

EJERCICIOS DE CHARLES (Volumen Constante). P1· T2 = P2 · T1

Tenemos un volumen determinado de aire a una presión absoluta de 15 Bar y a una temperatura de 27 ºC. ¿Cuál será la presión de dicho volumen de aire a una temperatura de 62 ºC?Solución: 16,75 Bar

Una lata vacía de aerosol de 200 ml contiene gas a 585 mm de Hg y a 20 ºC. ¿Cuál es la presión que se generará en su interior cuando se incinera en una fogata a 700 ºC?Solución: 1942,68 mm de Hg.

La presión manométrica en la llanta de un automóvil es de 305 kPa cuando su temperatura es de 15ºC. Después de correr a alta velocidad, el neumático se calienta y su presión aumenta a 360kPa.¿Cual es entonces la temperatura del gas en el interior de la llanta? Considere la presión atmosférica como 100KPa.Solución: 327,1 K = 54,11 ºC

Un gas confinado en un tanque de buceo, se encuentra a la presión manométrica de 2,21 bar a la temperatura ambiente de 30 ºC. ¿Qué temperatura requiere si se le somete a una presión manométrica de 3,1 bar?Solución: 387 K = 114 ºC

Una cantidad de gas esta contenida en un recipiente a -10 ºC y 750 mm de Hg. Si el gas se calienta a 35 ºC, ¿cuál sería la nueva presión si no varía el volumen?Solución: 878, 3 mm de Hg.

Una ampolla de vidrio contiene helio a 37 ºC y 700 mm de Hg de presión. Si el volumen se mantiene constante, ¿cuál será la presión del helio a 80 K?Solución: 180,64 mm de Hg.

Una bombona contiene oxígeno a una temperatura de 16°C y 1 atm de presión. ¿Cuál será la presión si colocamos la bombona al sol y alcanza una temperatura de 40°C?Solución: 1,08 atm

Un neumático sin cámara, que tiene una capacidad de 16 litros, soporta una presión de 1,93 atm cuando la temperatura ambiente es de 20°C. ¿Qué presión llegará a soportar dicho neumático si, en el transcurso de un viaje, las ruedas alcanzan una temperatura de 80°C?Solución: 2,33 atm.

EJERCICIOS DE AVOGRADO (Temperatura y Presión Constante). V1· n2 = V2 · n1

Si 0,222 mol de un gas ocupa un volumen de 5,13 litros ¿Cuántos mol habría en una muestra de gas cuyo volumen es 7,47 litros a la misma presión y temperatura?Solución: 0,323 mol

Sabemos que 3,5 litros de un gas contienen 0,875 moles. Si aumentamos la cantidad de gas hasta 1,4 moles, ¿cuál será el nuevo volumen, si la temperatura y la presión permanecen constantes?Solución: 5,6 litros

Disponemos de un recipiente de volumen variable. Inicialmente presenta un volumen de 500 cm3 y contiene 2 moles de amoniaco. Si manteniendo constante la presión y la temperatura, incrementamos los moles a 6, ¿qué volumen presentará finalmente el recipiente?Solución: 1500 cm3

EJERCICIOS DE LEY DE LOS GASES PERFECTOS

Un gas a 30 ºC y 680 mm de Hg ocupa un volumen de 50 Litros. ¿Qué volumen ocupará dicho gas en condiciones normales, es decir 760 mm de Hg y 273 K?Solución: 40,3 litros

Un globo hermético contiene 15 l de nitrógeno a una presión medida de 4 bar a una temperatura de 18 ºC. Si el globo duplica su volumen y reducimos la temperatura del gas a la mitad, determinar el nuevo valor de presión que medirá el manómetro.Solución: 1,42 bar.

Una muestra de un gas a 27°C de temperatura y presión de 1 atm que ocupa un volumen de 0,4 litros, se calienta hasta una temperatura de 177°C, incrementándose su volumen hasta 0,5 litros. ¿Qué presión ejercerá ahora? Solución: 1,2 atm.

Un gas ocupa un volumen de 2 litros a 20ºC y 2 atm de presión. ¿A qué temperatura tendrá que calentarse el gas para modificar su volumen y presión a 0,75 litros y 16 atm respectivamente?Solución: 879 K = 606 ºC

¿A qué temperatura se hallan 12 moles de moléculas de un gas sometidos a una presión de 4 atm en un recipiente de 12 litros?Solución: 48,78 K = -224,26 ºC

Cuantos moles de un gas ideal hay en un volumen de 5,74 litros si la temperatura es 1392,75 K y la presión es 7,53 atm?Solución: 0,3784 moles.

Determina la temperatura absoluta de un gas a la que 0,1 moles ocupan 164 mL con una presión de 682 mm de Hg.Solución: 17,93 K

EJERCICIOS DE LEY DE PASCAL

Los diámetros de cada uno de los tubos son 25 mm y 59 cm respectivamente. Si aplicamos una fuerza de impulsión sobre el fluido del tubo pequeño de 370 N, determinar el valor de la masa que puede ser levantada por el émbolo receptor.Solución: 21033,44 kg

Utilizando la misma prensa del ejercicio anterior y sabiendo que los datos son F1

= 450 N, D1 = 140 mm y m = 3000 kg, a) determinar el diámetro del cilindro receptor. b) Queremos levantar la carga a 65 cm, ¿cuál tendrá que ser el diámetro del segundo émbolo y el esfuerzo impulsor, si aplicamos un deslizamiento de 15 cm?Solución: a) 1,132 m b) 67,25 cm y 127530 N.

Se desea elevar un cuerpo de 1000 kg utilizando una elevadora hidráulica de plato grande circular de 50 cm de radio y plato pequeño circular de 8 cm de radio. Calcular la fuerza impulsora en el émbolo pequeño.Solución: 251,14 N.

Si la superficie del pistón B es 60 veces mayor que la del pistón A, es decir, SB = 60·SA, entonces ¿cuál es la fuerza que debe aplicarse en A para mantener un camión de 4500 kg en equilibrio? Considere la gravedad igual a 10 m/s2.Solución: 750 N.

EJERCICIOS DE PRINCIPIO DE ARQUIMEDES

Una bola de acero de 5 cm de radio se sumerge en agua, calcular el empuje que sufre y la fuerza resultante. ρacero = 7,9 gr/cm3 y ρagua = 1000 kg/m3.Solución: E = 5,136 N, P = 40,58 N, Fr = -35,44 N, bola de acero se hunde.

Un cubo de madera de 10 cm de arista se sumerge en agua, calcular la fuerza resultante sobre el bloque y el porcentaje que permanecerá emergido una vez este a flote.ρmadera = 700 kg/m3 y ρagua = 1000 kg/m3.

Solución: E = 9,81 N, P = 6,867 N, Fr = 2,943 N, cubo de madera flota. %Emergido = 30%.

Un globo de feria tiene vacío una masa de 100 gr. Se hincha con hidrógeno hasta formar una esfera de 30 cm de radio y entonces se deja libre. Determinar con que aceleración se elevará si la densidad del hidrógeno (ρhidrógeno) es 0,1 kg/m3 y la del aire (ρaire) es 1,2 kg/m3. Solución: E = 1,33 N, P = 1,091 N, Fr = 0,239 N, globo se elevará. a = 2,15 m/s2.

Un globo aerostático vacío con sus aparejos pesa 2000 N. Para que se eleve se inyecta aire caliente, cuya densidad es 1,1 kg/m3. Si la densidad del aire frio es 1,2 kg/m3, determinar los litros de aire caliente que habrá que inyectar para que comience a elevarse.Solución: E = 11,77 N, P = 2010,79 N, V = 2,04 · 106 litros.

EJERCICIOS DEL BERNOULLI

En la siguiente figura, el fluido es agua y descarga libremente a la atmósfera. Determinar la presión en el manómetro.Solución: 144,76 kPa

Una tubería horizontal de 20 mm de diámetro conduce agua con una velocidad de 1 m/s. La presión a la entrada es de 10 kPa. En la salida hay un estrechamiento de 10 mm de diámetro, calcular la presión a la salida conociendo que el fluido es el agua.Solución: 2500 Pa

EJERCICIOS DEL TORRICELLI

Un cilindro vertical tiene un diámetro interior de 150 mm y un agujero taladrado cerca de la base. Se mantiene un nivel de agua de 350 mm por encima del agujero del que sale hacia el exterior un chorro de agua de 5 mm de diámetro. Calcular la velocidad del agua a la salida del chorro.

Solución: 2,62 m/s

En la pared de un depósito lleno de líquido hasta una altura de 9 m, se abre un orificio circular de 1 cm de radio en el punto medio de la altura del líquido. Si el nivel del depósito permanece constante. Calcular la velocidad de salida del líquido por el orificio. Calcular el caudal en litros por segundo.

Solución: 9,39 m/s; Q = 2,95 l/s

EJERCICIOS DEL CAUDAL Q (m3/s)= S (m2) * v (m/seg); Q (l/min) = 6 · S (cm2) · v (m/seg)

¿Cuál será el caudal de fluido que circulará por un conducto rectangular (12 x 4 cm) con una velocidad constante de 8,5 dm/seg?Solución: 0,00408 m3/seg = 244,80 l/min

Por un conducto circular de diámetro interior 2” (2,54 cm) es suministrado un fluido con un caudal de 425 l/min. Determinar la velocidad con la cual circula el fluido.Solución: 3,50 m/s

¿Cuál será el radio de un conducto circular por el que fluye un líquido cuyo caudal es 150 m3/s a una velocidad de 6 m/s?Solución: 2.82 m

EJERCICIOS DEL PRINCIPIO DE CONTINUIDAD:Q (m3/s) = S (m2) * v (m/seg); Q (l/min) = 6 · S (cm2) · v (m/seg)

Por una tubería de 20 mm de diámetro circula un fluido con una velocidad de 3 m/s. ¿Cuál será el caudal de fluido en l/min? Además calcular la velocidad en otra sección de la misma línea de 10 mm de diámetro.Solución: 56,52 l/min; 12 m/s.

Por una manguera de riego de 4,5 cm de diámetro interior circula un flujo de agua de 15 litros por minuto. La boquilla de la manguera tiene un diámetro interior de 2,2 cm. Determinar la velocidad de salida del agua y el tiempo que tardaremos en llenar un recipiente de 45 litros empleando esta manguera.Solución: 0,657 m/s; 3 min.

El caudal medio de la sangre que circula en un tramo de un vaso sanguíneo es de 1 litro por minuto. ¿Cuál es la velocidad media de la sangre en un tramo en el que vaso tiene un radio interior de 0,5 cm? ¿Cuál es la velocidad si el radio interior del vaso es de 0,25 cm?Solución: 0,212 m/s; 0,848 m/s.

EJERCICIOS DEL PRINCIPIO DE DISCONTINUIDAD:Q (m3/s) = S (m2) * v (m/seg); Q (l/min) = 6 · S (cm2) · v (m/seg)

Por una tubería de cobre de diámetro interior de 30 mm (Φint 30 mm) circulan 72 l/min de fluido. Determinar la reducción de caudal que sería necesario realizar para que la velocidad sea de 1,16 m/seg en un tramo de tubo contiguo con las mismas características. Una vez efectuada esta última reducción, queremos acoplar un tramo nuevo para que la velocidad del fluido sea de 2,74 m/seg. ¿Cuál será el diámetro interior de este nuevo tramo?Solución: Q2 = 49,17 l/min; Reducción: 22,83 l/min; Ф2 = 19,52 mm

En una tubería de radio de 10 mm circulan 100 l/min de fluido. Si reducimos el caudal del fluido a 80 l/min, determinar la reducción de velocidad que sufrirá el fluido. Una vez efectuada esta última reducción de caudal, queremos acoplar un tramo nuevo para que la velocidad del fluid sea de 7,5 m/seg. ¿Cuál será el radio interior de este nuevo tramo?Solución: ν1 = 5,31 m/s; ν2 = 4,25 m/s; Reducción: 1,06 m/s; r2 = 7,5 mm

EJERCICIOS DE HUMEDAD DEL AIRE:

A una temperatura dada de 25 ºC y una humedad relativa hr de 65%. ¿Qué cantidad de agua hay en 1 m³? y en 15 m3?Solución: a) 15,44 gr de agua; b) 261,60 gr.

Se tiene en un local de 30 m3 una temperatura de 20 ºC y una humedad relativa del 45%. Calcular la cantidad de agua presente en todo el local.Solución: 238,8 gr de agua.

10 m³ de aire atmosférico a 15 ºC y 65% de humedad relativa se comprime a 6 bar de presión manométrica. Se modifica la temperatura hasta alcanzar los 25 ºC ¿Qué cantidad de agua se condensará?Solución: 50,55 gr de agua.

EJERCICIOS DE PUNTO DE ROCÍO:

Calcular el punto de rocío de un ambiente a 30 ºC y 60% de humedad relativa a la presión atmosférica.Solución: 21 ºC y 22 ºC.

Cierta madrugada en Maracaibo la temperatura era 11 ºC con una humedad relativa del 81,7%. ¿A qué temperatura se comenzarán a empañar los vidrios?Solución: 8 ºC.