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1.- Calcule el trabajo total, en Btu, para el proceso 1-3 que se muestra en la figura 2.- Calcule el trabajo total, en kJ, producido por el proceso isotérmico de la figura cuando el sistema consiste de 3 kg de oxígeno 3.- Un dispositivo de cilindro-émbolo, con un grupo de topes, contiene inicialmente 0.3 kg de vapor de agua a 1.0 MPa y 400 °C. El lugar de los topes corresponde al 60 por ciento del volumen inicial. Entonces, se enfría el vapor de agua. Determine el trabajo de compresión, si el estado final es a) 1. MPa y 250 °C, y b) 500 kPa. c) También determine la temperatura del estado final en el inciso b).
4.- Se calienta una masa de 5 kg de vapor de agua saturado a 300 kPa, a presión constante, hasta que la temperatura llega a 200 °C. Calcule el trabajo efectuado por el vapor de agua durante este proceso. Respuesta: 165.9 kJ 5.- Se expande isotérmicamente 1 m^3 de agua líquida saturada a 200 °C en un sistema cerrado hasta que su calidad llega a 80 por ciento. Determine el trabajo total producido por esta expansión, en kJ. 6.- Un sistema cerrado se somete a un proceso en el que no hay cambio de energía interna. Durante este proceso, el sistema produce 1.1 × 10^6 lb‧pie de trabajo. Calcule la transferencia de calor para este proceso, en Btu
10.- Considere una plancha de 1 000 W, cuya base es de aleación de aluminio 2 024-T (�� = 2270 kg/m^3 y cp 875 J/kg · °C) y de 0.5 cm de espesor. Esa base tiene 0.03 m^2 de superficie. Primero, la plancha está en equilibrio térmico con el aire ambiente a 22 °C. Suponiendo que el 90 por ciento del calor generado en los alambres de resistencia se transfiera a la base, determine el tiempo mínimo necesario para que la plancha llegue a 200 °C. 11.- Un compresor de flujo uniforme se usa para comprimir helio de 15 psia y 70 °F en la entrada a 200 psia y 600 °F en la salida. El área de salida y la velocidad son 0.01 pies 2 y 100 pies/s, respectivamente, y la velocidad de entrada es de 50 pies/s. Determine el flujo másico y el área de entrada. 12.- A una tobera entra aire constantemente a 2.21 kg/m^3 y 40 m/s, y sale a 0.762 kg/m^3 y 180 m/s. Si el área de entrada de la tobera es 90 cm^2 , determine a) la tasa de flujo másico por la tobera, y b) el área de salida de ésta. 13.- A una tobera entra aire constantemente a 500 kPa, 300 °C y 45 m/s, y sale a 100 kPa y 180 m/s. El área de entrada de la tobera es 130 cm 2
. Determine a) el flujo másico por la tobera, b) la temperatura del aire a la salida y c) el área de salida de la tobera.
14.- Entra agua a los tubos de una caldera, de 130 mm de diámetro constante, a 7 MPa y 65 °C, y sale a 6 MPa y 450 °C, a una velocidad de 80 m/s. Calcule la velocidad del agua en la entrada de un tubo, y el flujo volumétrico a la entrada. 15.- A través del área de 1 m^2 , entra aire a un motor de avión a 100 kPa y 20 °C, con una velocidad de 180 m/s. Determine el flujo volumétrico, en m3/s, en la entrada del motor, y el flujo másico, en kg/s, en la salida del motor. 16.- El difusor de un motor de reacción debe bajar la energía cinética del aire que entra al compresor del motor, sin interacciones de calor o trabajo. Calcule la velocidad a la salida de un difusor, cuando entra a él aire a 150 kPa y 28 °C, con una velocidad de 550 m/s, y el estado en la salida es 300 kPa y 100 °C. 17.- Refrigerante 134a entra a un compresor a 180 kPa como vapor saturado, con un flujo de 0.35 m3/min, y sale a 700 kPa. La potencia suministrada al refrigerante durante el proceso de compresión es 2.35 kW. ¿Cuál es la temperatura del R-134a a la salida del compresor?
