(4.5)(4.5)

(4.2)(4.2)

(4.6)(4.6)

(4.7)(4.7)

(2.3)(2.3)

(4.4)(4.4)

(2.4)(2.4)

(2.2)(2.2)

(2.1)(2.1)

(4.3)(4.3)

(4.1)(4.1)

1.10 Una balan za de resorte correctamente calibrada registra el peso de un cuerpo de 2 kg como 17.0 N en un lugar lejos de la Tierra. ¿Cuál es el valor de g en ese lugar?8.5 m/s²Wft d 17.0

17.0m d 2

2Wft = m$gft

17.0 = 2 gftsolve (2.3)

8.500000000Resultado : 8.5m²/s

1.11 ¿El peso de una bolsa de 20 N de harina a nivel del mar denota la fuerza o la masa de la harina? ¿Cuál es la masa de la harina en kilogramos? ¿Cuál es la masa y el peso de la harina enun lugar donde la aceleración de la gravedad es 1/7 de la correspondiente a la estándar de la Tierra?

1.12 Un fluido newtoniano se encuentra en el espacio entre un eje y una camisa concéntrica. Cuando se aplica una fuerza de 600 N a la camisa en forma paralela al eje. la camisa adquiere una velocidad de 1 m/s. Si se aplica una fuerza de 1500 N. ¿cuál será la velocidad que adquiere la camisa? La temperatura de la camisa permanece constante. 2.5m/s

F =µ$V$A

t

F =µ V A

t

µ$At

= B

µ At

= B

F = B$VF = B V

600 =B$1600 =B

B d 600600

1500.0 =B$V1500.0 = 600 V

solve (4.6)2.500000000

Velocidad de 2.5 m/s

1.13 Convertir lO.4 unidades SI de viscosidad cinemática a unidades USC de viscosidad

(10.3)(10.3)

(6.3)(6.3)

(6.1)(6.1)

(10.4)(10.4)

(6.4)(6.4)

(10.5)(10.5)

(6.2)(6.2)

(10.2)(10.2)

(10.1)(10.1)

dinámica si S =0.85.

1.14 Un esfuerzo cortante de 4 N/m² produce una deformación angular de lOO rad/s en un fluido newtoniano, ¿Cuál es la viscosidad? (0.04 N*s/m²)

τd 4.04.0

τ =µ$dVdy

4.0 =µ dVdy

τ =µ$100

4.0 = 100 µ

solve (6.3)0.04000000000

1.15 Una placa localizada a una distancia de 0.5 mm de una placa fija se mueve a una velocidadde 0.25 mis y requiere una fuerza por unidad de área de 2 Pa (N/m²) para mantener esta velocidad. Determinar la viscosidad fluida de la sustancia entre las placas. en unida des SI.

1.16 Determinar la viscosidad del fluido entre el eje y la camisa mostrados en la figura 1.9. µµµµ=0.02378 Lb*s/ft²

1.17 Un volante con un peso de 600 N tiene un radio de giro de 300 mm. Cuando rota a 600 rpm, su velocidad se reduce en l rpm/min debido a la viscosidad del fluido entre la camisa y el eje . La longitud de la camisa es 50 mm; el diámetro del eje es 20 mm; la luz radial es 0.05 mm. Determinar la viscosidad del fluido.

1.18 Un cilindro de acero de 25 mm de diámetro y 300 mm de longitud cae, debido a su propio peso, a una tasa uniforme de 0.1 m/s dentro de un tubo con un diámetro ligeramente mayor. Entre el cilindro y el tubo hay una pelícu la de aceite de castor de espesor const ante. Determinar la luz entre el tubo y el cilindro. La temperatura es 38°e La densidad relativa del acero es 7.85. t=0.0582 mm.

dc d25.01000

0.02500000000

l d300.01000

0.3000000000V d 0.1

0.1Sacero d 7.85

7.85

µd 0.140.14

(10.9)(10.9)

(10.7)(10.7)

(12.2)(12.2)

(12.3)(12.3)

(10.6)(10.6)

(10.12)(10.12)

(12.1)(12.1)

(12.4)(12.4)

(12.5)(12.5)

(10.10)(10.10)

(12.6)(12.6)

(10.8)(10.8)

(10.11)(10.11)

g d 9.8069.806

ρacero d Sacero$10007850.00

Vcid14$dc2

$3.1416$l

0.0001472625000

Wd Vci$ρacero$g11.33584019

A d 2$ dc$l$3.14160.04712400000

W =µ$V$A

t

11.33584019 =0.0006597360000

tsolve (10.11) $1000

0.05819912675

1.19 Un pistón de 60.00 mm de diámetro se mueve dentro de un cilindro de 60.10 mm. Determinar el porcentaje de decrecimiento de la fuerza necesaria para mover el pistón cuando el lubricante se calienta de O a l200 °C. Utilizar la viscosidad de petró leo crudo de la figura C. l , apéndice C.

1.20 Un cubo de 12 kg se desliza hacia abajo a lo largo de un plano inclinado que hace un ángulo de 30° con respecto a la horizontal. Una pelícu la de fluido de 0.1 mm de espesor separa el sólido y la superficie. La viscosidad del fluido es 0.04 N·s/m' . Suponiendo que la distribución de velocidad en la película es lineal, enco ntrar la velocidad terminal del bloque. El área del cubo en contacto con la película es 0.25 m' . V= 6.12 mm/srestart

Wd12

9.806$ sin

30$3.1416180

0.6118715812

t d0.1

10000.0001000000000

µd 0.040.04

A d 0.250.25

W =µ$A$V

t0.6118715812 = 100.0000000 V

solve (12.5) $10006.118715812

(13.5)(13.5)

(15.2)(15.2)

(15.4)(15.4)

(15.1)(15.1)

(13.4)(13.4)

(15.3)(15.3)

(13.1)(13.1)

(13.2)(13.2)

(13.3)(13.3)

(16.1)(16.1)

1.22 Un fluido tiene una viscosidad de 6 cP y una densidad de 50 Lb/pie³. Determinar su viscosidad cinemática en unidades USC y en stokes. V=8.06*10-5ft²/s=7.48*10-2 Stokes

µd6.0100

$0.1

0.006000000000

ρd 50$16.018800.900

υms =µ

ρ

υms = 0.000007491571982

υfts = rhs (13.3) $10.764

υfts = 0.00008063928081

υstokes = rhs (13.3) $10000

υstokes = 0.07491571982

1.24 Un cuerpo con un peso de 120 lb con un área superficial plana de 2 pies' se desliza hacia abajo a lo largo de un plano inclinado lubricado que hace un ángulo de 30° con respecto a la horizontal. Para una viscosidad de 0.002 lb-s/píe! y una velocidad del cuerpo de 3 pies/s, determinar el espesor de la pelícu la de lubricante.2.51*10-3

1.26 Un líquido tiene un peso específico de 48 lb/pie' y una viscosidad dinámica de 3.05 lb-s/pie²,¿Cuál es la viscosidad cinemática? 2.044 ft²/s

γf d 4848

µd 3.053.05

g d 32.08832.088

υ =µ

γfg

υ = 2.038925000

1.28 ¿Cuál es la relación entre el volumen específico y el peso específico?restart

υs d1

ρ

1

ρ

(19.1)(19.1)

(19.5)(19.5)

(19.2)(19.2)

(19.4)(19.4)

(17.1)(17.1)

(19.3)(19.3)

(16.3)(16.3)

(16.2)(16.2)

ρdγ

g

γ

g

υsg

γ

1.30 Calcular el valor de la constante de gas R en unidades SI si R =I545/M pie·lb/lbm·°R. (8312/M m*N/Kgm*°K)

R =1545$0.30481$4.448$9

M$0.4536$5

R =8312.313849

M

1.32 Una bolsa de aire se infla aproximadamente con 0.15 kg de gas en 50 ms. Si el cambio de temperatura es alreded or de 200°C. calcular la potencia promedio asociada con este desarrollo602.4 KW.

1.34 Una "botella Niskin" se utiliza para muestrear agua en un punto localizado a 30 m por encima del fondo. en un sitio a 100m de profundidad en el Golfo de México. Cuando se toma la muestra. la botella se trae inmediatamente a la superficie a bordo de un barco. La temperatura de la muestra es de I l. 6°C. Utilizando el valor típico de salinidad para el agua del Golfo de México de 33 ppt, ¿cuál es la densidad del agua en el punto de muestreo? 1025.243 Kg/m³h d 100

100Tm d 11.6

11.6Salinidad d 33.0

33.0

ρw d 10001000

ρst = ρwCSalinidad$ 0.824493K4.08991000

$TmC7.6438100000

$Tm2K

8.246710000000

$Tm3

C5.3875

1000000000$Tm4

CSalinidad

32$ K

5.72466401000

C1.022710000

$Tm1K

1.65461000000

$Tm2

CSalinidad2

$4.831410000

ρst = 1025.566415

1.36 Una repre sa contiene una mezcla de dos componentes, agua y sedimentos. La densidad delagua es pw.y la de las partículas de sedimento es pw,. Suponiendo mezcla completa, encontrar

(21.1)(21.1)

(21.3)(21.3)

(24.1)(24.1)

(21.5)(21.5)

(21.2)(21.2)

(21.4)(21.4)

la densidad de la mezcla, pm , si la fracción de masa de sedimento es w . pm = ps/(ws + (l - ws)ps/pw)

1.38 La densidad del agua dulce depende de la temperatura tal como se describe mediante la ecuación ( 1.5.8). Demostrar que la máxima densidad del agua dulce Ocurre a T =4°C Yencontrar ese valor. 999.975 kg/m³.restartρw d 999.9399C4.216485$10K2

$TK7.097451$10K3$T2

C3.509571$10K5$T3

K9.9037785$10K8

$T4

999.9399C0.04216485000 TK0.007097451000 T2C0.00003509571000 T3

K9.903778500 10-8 T4

dd T

ρw

0.04216485000K0.01419490200 TC0.0001052871300 T2K3.961511400 10-7 T3

(21.2)= 0

0.04216485000K0.01419490200 TC0.0001052871300 T2K3.961511400 10-7 T3 = 0

solve (21.3), T3.038101111, 131.3685261C133.3271347 I, 131.3685261K133.3271347 I

subs T = 4, (21.1)999.9972205

1.40 Para una mezcla binaria de las especies A y B, con wA/wB. = λ, calcular λ, de tal manera que la densidad de la ezcla (pm) sea máxima. ¿Cuál es este valor máximo? λ = 1; pmas= 2 pa pb/(Pa + Pb)

1.42 En un mismo sitio y en el mismo instante de tiempo se tomaron tres muestras de aguas residuales; después de analizarlas en el laboratorio se obtuvieron los siguientes resultados:

Las tres muestras

tienen la misma densidad (p ), y la primera contiene sólidos con una densidad relativa de 1.93. Encontrar la densidad p y la conce ntración de sólidos suspendidos en las tres muestras. Tomarla fracción de masa de sólidos en la muestra tres, como el promedio de las primeras dos. P 1147.3 kg/m³ ; C1 = 306.7 kg/m³ ; C2, = 427.9 kg/m³ ; C3 = 367.27 kg/m³

1.44 Un gas a 20°C y 0.2-MPa abs tiene un volumen de 40 L Yuna constante de gas de R=210 m*N/kg*K. Determinar la densidad y la masa del gas. 3.2504 kg/m³ 0.13 kgrestartP dddd 0.2$$$$106

2.000000 105

(24.5)(24.5)

(24.7)(24.7)

(25.6)(25.6)

(25.2)(25.2)

(24.2)(24.2)

(26.1)(26.1)

(25.4)(25.4)

(25.1)(25.1)

(25.5)(25.5)

(26.2)(26.2)

(24.3)(24.3)

(24.6)(24.6)

(25.3)(25.3)

(24.4)(24.4)

Vol d40.01000

0.04000000000Rgas d 210

210T d 20C273

293

ρaire dP

Rgas$T3.250446937

ρaire =m

Vol3.250446937 = 25.00000000 m

solve (24.6)0.1300178775

1.46 ¿Cuál es la densidad de vapor de agua a 0.4-MPa abs y 15°C en unidades SI? 3.006 kg/m³

P dddd 0.4$$$$106

4.000000 105

T d 1515

R d8312

M8312

MMd 18

18

P = ρf$R$ TC273

4.000000 105 = 132992 ρf

ρf = solve (25.5)

ρf = 3.007699711

1.48 Un kilogramo de hidrógeno se encuentra confinado en un volumen de 150 L a -40°c. ¿Cuáles la presión? 6.39 MN /m².restartm dddd 1

1

Vol d150.01000

0.1500000000T dK40C273

(26.7)(26.7)

(27.3)(27.3)

(26.5)(26.5)

(27.10)(27.10)

(27.7)(27.7)

(26.6)(26.6)

(26.4)(26.4)

(26.3)(26.3)

(27.9)(27.9)

(27.8)(27.8)

(27.6)(27.6)

(27.1)(27.1)

(27.2)(27.2)

(27.4)(27.4)

(27.5)(27.5)

233Md 2$1.007

2.014

Rhidro d8312

M4127.110228

ρhi dm

Vol6.666666667

P = ρhi$Rhidro$T

P = 6.410777888 106

1.50 En un intercambiador de calor se calienta aire a una presión de 45 kPa. Si la masa del aire es 4.35 kg, calcular la cantidad de calor requerido para calentar el aire de 45°C a 250°C . 895.32 kJPc dddd 45000

output redirected...m d 4.35

4.35Ti d 45C273

318Tf d 250C273

523Raire d 287

287

ρi d 0.4930.493

ρf d 0.2990.299

∆t d TfKTi205

Ce d 1.0041.004

Q = Ce$m$∆tQ = 895.31700

1.52 El volumen de la mezcla gaseosa descrita en el problema 1.51 es 250 cm'. ¿Cuál es la densidad de la mezcla? Para una temperatura de 32°C enco ntrar la presión de la mezcla de gas. ¿Cuáles son las presiones parciales pNH3 pco2 Y pH2. pmezcla = 95.8 MPa; pNH3=14.91 MPa ; pCO2=4.84 MPa y pH2 = 76.06 MPa

1.54 Expresar el módulo de elasticidad volumétrica en función del cambio de densidad en lugardel cambio de volumen.

(30.6)(30.6)

(30.4)(30.4)

(30.5)(30.5)

(30.3)(30.3)

(30.7)(30.7)

(32.1)(32.1)

(30.9)(30.9)

(30.2)(30.2)

(30.8)(30.8)

(30.1)(30.1)

1.56 ¿Cuál es el módulo de elasticidad volumétrica de un líquido que tiene un incremento de densidad de 0.02% para un incremento de presión de 1000 lb/pie' ? ¿Para un incremento de presión de 60 kPa? 34.722Lb/pulg² , 300 MPa

∆ρd0.02100

0.0002000000000

ρf d ρiC∆ρ$ρi

1.000200000 ρi

∆P1 d1000.0

1446.944444444

∆P2 d 60$103

60000

∆P =KK$lnρf

ρi1000 =K0.0001999800027 K

∆P1 =KK$lnρi

ρf6.944444444 = 0.0001999799947 K

solve (30.6)34725.69571

∆P2 =KK$lnρi

ρf60000 = 0.0001999799947 K

solve (30.8)1000000

300.0300110

1.58 Un tanque de acero se expande en volumen en 1% cuando su presión interior se incrementa en 10,000 psi.A presión estándar, 14.7 psi absoluta, éste contiene 0.5 slug de agua; p= 1.94 slug/pie³. Para K =300,000 psi cuando está lleno, ¿cuántos slugs de agua deben añadirse para incrementar la presión a 10.000 psi? ¿Cuál es el peso del agua añadida? 0.0217 Slug - 0.697Lb

1.60 Para un gas perfecto demostrar que cp =kR/(k - 1) y cv=R(k - 1).restart∆V d n$Cv$∆T

n Cv ∆T

Cv =1n$

dudt

(32.8)(32.8)

(32.3)(32.3)

(32.9)(32.9)

(32.13)(32.13)

(34.1)(34.1)

(32.14)(32.14)

(32.2)(32.2)

(32.4)(32.4)

(32.7)(32.7)

(32.10)(32.10)

(32.15)(32.15)

(32.5)(32.5)

(32.6)(32.6)

(32.12)(32.12)

(32.11)(32.11)

Cv =du

n dt

Qp d ∆VCP$∆V

n Cv ∆TCP n Cv ∆T

P$V = n$R$TP V = n R T

Qp = P$V

n Cv ∆TCP n Cv ∆T = P V

Qp = n$R$T

n Cv ∆TCP n Cv ∆T = n R T

n PKCv ∆T = n$R$∆T

n PKCv ∆T = n R ∆T

R = CpKCvR = CpKCv

K =CpCv

K =CpCv

Cp = K$CvCp = K Cv

K$cv = RCCvK cv = RCCv

Cv$ KK1 = RCv KK1 = R

Cv =R

KK1

Cv =R

KK1Cp = Cv$K

Cp = K Cv

Cp =K$R

KK1

Cp =K R

KK1

1.62 ¿Cuál es el módulo de elasticidad volumétrica isotérmico para el aire a 0.4 -MPa abs? 0.4 MPa abs

1.64 En un oleoducto horizontal largo, las estaciones de bombeo se localizan cada 60 km. Si la pérdida de presión en la tubería es 100 kPaIkm, ¿cuánta presión debe producir cada bomba con el fin de evitar la vaporización del petróleo? 6000 kPax d 60

60

(35.1)(35.1)

(36.5)(36.5)

(35.2)(35.2)

(36.2)(36.2)

(34.3)(34.3)

(36.6)(36.6)

(36.4)(36.4)

(36.3)(36.3)

(36.7)(36.7)

(34.2)(34.2)

(35.4)(35.4)

(35.3)(35.3)

∆P d 100$1000100000

Pbombad∆P$x1000

6000

1.66 Un pequeño chorro circular de mercurio de 0.1mm de diámetro sale por una abertura. ¿Cuál es la diferencia de presión entre el interior y el exterior del chorro a 20°C? 10.27 kPa

P =σ

r

P =σ

r

σd 48.848.8

r d0.1

2$10000.00005000000000

(35.1)

P = 9.760000000 105

1.68 ¿Qué diámetro se requiere para un tubo de vidrio si se espera que los efectos de capilaridad del agua dentro de éste no excedan 0.5 mm? D = 13 mm para aguarestart

h d0.5

10000.0005000000000

σd72.751000

0.07275000000

γa d 98069806

A d3.1416

4$Di2

0.7854000000 Di2

Per d 3.1416$Di3.1416 Di

σ$Per = h$A$γa

0.2285514000 Di = 3.850816200 Di2

solve (36.6)0., 0.05935141750

(37.3)(37.3)

(39.2)(39.2)

(37.4)(37.4)

(37.2)(37.2)

(39.1)(39.1)

(37.1)(37.1)

1.70 Un método para determinar la tensión superficial de un líquido es encontrar la fuerza necesaria para halar un anillo de alambre de platino desde la superficie (figura 1.10). Estimar la fuerza necesaria para sacar un anillo de 20 mm de diámetro de la superficie de agua a 20°C. 0.00919 N

Da d20.01000

0.02000000000

σd74

100037500

T d 2020

F d 2$3.1416$Da$σ0.009299136000

1.72 ¿Por qué una burbuja de jabón tendría la siguiente relación? donde p

es la presión interna, a es la tensión superficial y r es el radio ?

1.74 Encontrar el ángulo de tensión superficial para un tubo vertical sumergido en agua , si el diámetro del tubo es 0.2 pulgadas y la altura capi lar es 0.09 pulgadas; (σ= 0.005 lb/pie). θ=67.03

γa d 62.2962.29

Di d0.212

0.01666666667

h d0.0912

(39.8)(39.8)

(39.6)(39.6)

(39.4)(39.4)

(39.5)(39.5)

(39.7)(39.7)

(39.3)(39.3)0.007500000000

σd 0.0050.005

A d3.1416

4$Di2

0.0002181666668Per d 3.1416$Di

0.05236000001

σ$Per$cosθ$3.1416

180= h$A$γa

0.0002618000000 cos 0.01745333333 θ = 0.0001019220126

solve (39.7)67.08811520