Ir al contenido principal

Termodinámica: Gases y cambio de fase

Gases y cambio de fase

Gases

  1. Considere un tanque de volumen $V=50{,}0\ \mt{l}$ que contiene $16{,}9\ \mt{kg}$ de argón cuando la temperatura es de $15{,}0^\circ\mt C$.
    1. Determine la cantidad de sustancia de argón contenida en el tanque y su volumen molar.
    2. Calcule la presión del argón como si fuese un gas ideal.
    Obtenga la presión utilizando las siguientes ecuaciones de estado. En cada caso ¿Cuál es el valor del factor de compresibilidad?
    1. Van der Waals $$\left(p+\frac{a}{{\bar v}^2}\right)(\bar v-b)=RT$$ $a_{_{\ce{Ar}}}=1{,}630\times10^{-2}\ \mt{\frac{Pa\,m^6}{mol^2}}$
      $b_{_{\ce{Ar}}}=3{,}201\times10^{-5}\ \mt{\frac{m^3}{mol}}$
    2. Redlich - Kwong $$\left(p+\frac{a}{\sqrt{T}\,\bar v(\bar v+b)}\right)(\bar v-b)=RT$$ $a_{_{\ce{Ar}}}=0{,}2029\ \mt{\frac{Pa\,m^6\sqrt{K}}{mol^2}}$
      $b_{_{\ce{Ar}}}=2{,}219\times10^{-5}\ \mt{\frac{m^3}{mol}}$

Gases ideales

  1. Un tanque contiene un volumen de $0{,}100\ \mt{m^3}$ de gas helio ($\ce{He}$) a $150\ \mt{atm}$
    1. Si el tanque se vacía por completo, calcule cuántos globos puede inflar el tanque si cada globo lleno es una esfera de $0{,}300\ \mt m$ de diámetro a una presión de $1{,}20\ \mt{atm}$.
    2. Si el volumen específico de los globos es de $v=1{,}50\ \mt{m^3/kg}$, obtenga la masa total de helio.
    3. Teniendo en cuenta la pregunta anterior, calcule el volumen molar $\bar v$ de helio en el tanque.
  2. En un tanque de $4{,}7\ \mt l$ se tienen $0{,}90\ \mt{kg}$ de oxígeno molecular ($\ce{O2}$) a $0{,}0^\circ\mt C$. Durante un incendio la temperatura del tanque se eleva a $500^\circ\mt C$. Determine
    1. La cantidad de sustancia de oxígeno molecular.
    2. El volumen molar del oxígeno molecular.
    3. La presión antes del incendio.
    4. La presión durante el incendio.
  3. Una sala de $24{,}0\ \mt{ft}$ de largo, $18{,}0\ \mt{ft}$ de ancho y $8{,}00\ \mt{ft}$ de alto contiene aire cuya masa molar promedio es de $28{,}97\ \mt{lb_m/lbmol}$. Si la temperatura del cuarto se eleva de $65{,}0^\circ\mt F$ a $80{,}0^\circ\mt F$,
    1. ¿Qué proceso es este?
    2. Obtenga el cambio de volumen que experimenta el aire inicialmente contenido en la sala a $65{,}0^\circ\mt F$.
    3. Calcule la masa del aire que escapará de la sala.
  4. A $25{,}0\ \mt{m}$ bajo la superficie del mar ($\rho_\text{mar}=1\,025\ \mt{kg/m^3}$), donde la temperatura es de $5{,}00^\circ\mt C$, un buzo exhala una pequeña burbuja de aire que tiene un volumen de $1{,}00\ \mt{cm^3}$. Si la temperatura en la superficie del mar es igual a $20{,}0^\circ\mt C$ ¿Cuál es el volumen de la burbuja justo antes de que se rompa en la superficie?
  5. En el diagrama de Clapeyron ($p\bar v$) se representan cinco procesos $ab$, $bc$, $ad$, $dc$ y $ac$, correspondientes a un gas ideal. Nótese que la línea morada es una isoterma.
    Vector B
    1. Esboce los mismos procesos en un diagrama $pT$ y en un diagrama $T\bar v$
    Si $p_a=1{,}00 \times 10^6\ \mt{Pa}$, $p_c=4{,}00 \times 10^5\ \mt{Pa}$, $\bar v_a=2{,}50\ \mt{m^3/kmol}$.
    1. Obtenga todas las coordenadas termodinámicas de los estados $a$, $b$, $c$ y $d$.
    2. Calcule el volumen en el estado $a$, si el sistema consiste en $4{,}00\ \mt{kmol}$ de hidrógeno molecular $\ce{H_2}$.
    3. Encuentre la masa del hidrógeno molecular $\ce{H_2}$.

    Titulación

    1. Determine la fase o fases constituido por $\ce{H_2O}$, localice los estados sobre diagramas $p$ v/s $v$ y $T$ v/s $v$ en las siguientes condiciones
      1. $p = 500\ \mt{kPa}$, $T = 190{,}0^\circ\mt C$.
      2. $p = 5{,}00\ \mt{MPa}$, $T = 263{,}9^\circ\mt C$.
      3. $p = 9{,}30\ \mt{bar}$, $T = 180{,}0^\circ\mt C$.
      4. $p = 18{,}3\ \mt{MPa}$, $T = 120{,}0^\circ\mt C$.
      5. $p = 1{,}50\ \mt{kPa}$, $T = -17{,}3^\circ\mt C$.
      6. $p = 75{,}0\ \mt{psi}$, $T = 307{,}6^\circ\mt F$.
      7. $p = 1{,}08\times 10^4\ \mt{psf}$, $T = 392{,}4^\circ\mt F$.
      8. $p = 350\ \mt{psi}$, $T = 405{,}0^\circ\mt F$.
      9. $p = 98{,}4\ \mt{psi}$, $T = 340{,}0^\circ\mt F$.
      10. $p = 15{,}0\ \mt{psi}$, $T = -10{,}5^\circ\mt F$.

      Indicación: Busque los datos del cambio de fase del agua en las tablas de la sección Propiedades del agua saturada.

    2. Determine el título de las mezclas bifásicas líquido-vapor de:
      1. $\ce{H_2O}$ a $200^\circ\mt C$ con un volumen específico de $9{,}50\times 10^{-2}\ \mt{m^3/kg}$.
      2. Refrigerante 134a a $30{,}0\ \mt{psi}$, con un volumen específico de $1{,}20\ \mt{ft^3/lb_m}$.

      Indicación 1: Revise los datos de la sección Constantes, datos y factores de conversión.

      Indicación 2: El refrigerante 134a es una sutancia química ampliamente usado en la industria. Se trata de $1{,}1{,}1{,}2-$Tetrafluoroetano ($\ce{CH_2FCF_3}$).

    3. El volumen específico de líquido y vapor saturados del nitrógeno a $100\ \mt K$ son, $v_f = 1{,}452\times 10^{-3}\ \mt{m^3/kg}$ y $v_g = 31{,}31\times 10^{-3}\ \mt{m^3/kg}$.
      Determine el título de $22\ \mt{kg}$ de nitrógeno de una mezcla bifásica líquido-vapor a $100\ \mt K$ en un depósito cuyo volumen es $0{,}50\ \mt{m^3}$.
    4. En un depósito cuyo volumen es $0{,}21\ \mt{m^3}$ se almacena amoníaco. Si se halla como líquido saturado a $20^\circ\mt C$, determine
      1. La masa de amoníaco.
      2. La presión del amoníaco.

      Indicación: El amoníaco es un gas incoloro de olor penetrante y desagradable ($\ce{NH_3}$).

    5. Una mezcla bifásica líquido vapor de $\ce{H_2O}$ tiene una temperatura de $500^\circ\mt F$ y un título de $75\%$. Si la mezcla ocupa un volumen de $1{,}80\ \mt{ft^3}$. Determine las masas de líquido y vapor saturados.
    6. Una mezcla bifásica líquido vapor de cierta sustancia se encuentra a una presión de $150\ \mt{bar}$ y ocupa un volumen de $0{,}20\ \mt{m^3}$. Si las masas de líquido saturado y vapor saturado presente en la mezcla son $3{,}8\ \mt{kg}$ y $4{,}2\ \mt{kg}$, respectivamente, determine el volumen específico de la mezcla.

    Constantes, datos y factores de conversión

    • Aceleración de gravedad estándar
      $g=9{,}81\,\mt{m/s^2}= 32{,}2\,\mt{ft/s^2}$.
    • Presión atmosférica estándar
      $p_\text{atm}\equiv 1\,\mt{atm}\equiv 101\,325\,\mt{Pa}=2\,116{,}2\,\mt{lb/ft^2}=14{,}696\ \mt{psi}.$
    • Temperatura del cero absoluto
      $T_{0\,\mt K}\equiv 0\ \mt K\equiv 0\ \mt R\equiv -273{,}15^\circ\mt{C}\equiv -459{,}67^\circ\mt{F}.$
    • Constante Universal de los gases
      $R=8{,}314\ \mt{\frac{Pa\cdot m^3}{mol\cdot K}}=1\,545\ \mt{\frac{ft\cdot lb_f}{lbmol\cdot R}}$
    • Masa atómica del argón $\ce{Ar}$
      $M_{\ce{Ar}}=39{,}948\ \mt{g/mol}$.
    • Masa atómica del helio $\ce{He}$
      $M_{\ce{He}}=4{,}00\ \mt{g/mol}$.
    • Masa atómica del oxígeno $\ce{O}$
      $M_{_{\ce{O}}}=16{,}00\ \mt{g}$.
    • Masa molar promedio del aire
      $M_\text{aire}=28{,}97\ \mt{lb_m/lbmol}$.
    • Masa atómica del hidrógeno $\ce{H}$
      $M_{\ce{H}}=1{,}008\ \mt{g/mol}$.
    • Propiedades líquido-vapor saturado de refrigerante 134a
      $T_\text{sat}$ $p_\text{sat}$ $v_f$ $v_g$
      $^\circ\mt F$ $\mt{psi}$ $\mt{ft^3/lb_m}$ $\mt{ft^3/lb_m}$
      $15{,}37$ $30{,}0$ $0{,}012\,09$ $1{,}5492$
    • Propiedades líquido-vapor saturado de amoníaco
      $T_\text{sat}$ $p_\text{sat}$ $v_f$ $v_g$
      $^\circ\mt C$ $\mt{bar}$ $\mt{m^3/kg}$ $\mt{m^3/kg}$
      $20{,}0$ $8{,}5762$ $0{,}001\,6386$ $0{,}1492$
    • $1\,\mt{ft}\equiv 30{,}48\,\mt{cm}\equiv 12\,\mt{in}$.
    • $1\,\mt{lb_m}= 453{,}6\,\mt g$.
    • $1\,\mt{lb_f}\equiv 1\,\mt{lb_m}\times g=4{,}45\,\mt N $.
    • $1\,\mt{slug}\equiv 1\,\mt{\frac{lb_f}{ft/s^2}}= 32{,}2\,\mt{lb_m}$.
    • $1\ \mt{bar}\equiv 10^5\ \mt{Pa}=2\,088{,}5\ \mt{lb/ft^2}=14{,}504\ \mt{psi}$.

    • Respuestas

      Gases

        1. $n=423\ \mt{mol}$, $\bar v=1{,}18\times10^{-4}\ \mt{m^3/mol}$.
        2. $p=20{,}3\ \mt{MPa}$.
        3. $p=26{,}7\ \mt{MPa}$ , $Z=1{,}32$.
        4. $p=24{,}3\ \mt{MPa}$ , $Z=1{,}20$.

      Gases ideales

        1. 884 globos.
        2. $m=8{,}33\ \mt{kg}$.
        3. $\bar v=4{,}80\times 10^{-5}\ \mt{m^3/mol}$.
        1. $n_{_{\ce{O2}}}=28\ \mt{mol}$.
        2. $\bar v_{_{\ce{O2}}}=1{,}7\times 10^{-4}\ \mt{m^3/mol}=0{,}17\ \mt{m^3/kmol}$.
        3. $p_{_{0{,}0^\circ\mt{C}}}=14\ \mt{MPa}$.
        4. $p_{_{500^\circ\mt{C}}}=38\ \mt{MPa}$.
        1. Isobárico a $p_\text{atm}$.
        2. $\Delta V=1{,}0\times10^2\ \mt{ft^3}$.
        3. $\Delta m=7{,}4\ \mt{lb}=2{,}3\times 10^{-1}\ \mt{slug}$.
      1. $V=3{,}67\ \mt{cm^3}$.
        1. Diagrama $pT$
          Vector B

          Diagrama $T\bar v$

          Vector B

        2. Coordenadas termodinámicas
          Estado $p$ $\bar v$ $T$
          $\mt{MPa}$ $\mt{m^3/kmol}$ $\mt K$
          $a$ $1{,}00$ $2{,}50$ $301$
          $b$ $1{,}00$ $6{,}25$ $752$
          $c$ $0{,}400$ $6{,}25$ $301$
          $d$ $0{,}400$ $2{,}50$ $120$
        3. $V_a=10{,}0\ \mt{m^3}$.
        4. $m_{_{\ce{H2}}}=8{,}06\ \mt{kg}$.

      Titulación

        1. Vapor sobrecalentado.
        2. Mezcla bifásica.
        3. Vapor sobrecalentado.
        4. Líquido comprimido.
        5. Sólido comprimido.
        6. Mezcla bifásica.
        7. Vapor sobrecalentado.
        8. Líquido comprimido.
        9. Vapor sobrecalentado.
        10. Sólido comprimido.
        1. $X_{\ce{H_2O}}=0{,}744$.
        2. $X_\text{R134a}=0{,}70$.
      1. $X_{\ce{N_2}}=0{,}71$.
        1. $m_{\ce{NH_3}}=128\ \mt{kg}$.
        2. $P=857{,}62\ \mt{kPa}$.
      2. $m_g=2{,}6\ \mt{lb_m}=0{,}082\ \mt{slug}$, $m_f=0{,}88\ \mt{lb_m}=0{,}027\ \mt{slug}$.
      3. $v=0{,}025\ \mt{\frac{m^3}{kg}}$.

      Propiedades del agua saturada

      Tabla de temperaturas SI del agua saturada

      $T\ ^\circ\mt{C}$ $p_\text{sat}\  \mt{kPa}$ $v_f\ \mt{\frac{m^3}{kg}}$ $v_g\ \mt{\frac{m^3}{kg}}$
      $0{,}01$ $0{,}6117$ $0{,}001\,000$ $206{,}00$
      $5$ $0{,}8725$ $0{,}001\,000$ $147{,}03$
      $10$ $1{,}2281$ $0{,}001\,000$ $106{,}32$
      $15$ $1{,}7057$ $0{,}001\,001$ $77{,}885$
      $20$ $2{,}3392$ $0{,}001\,002$ $57{,}762$
      $25$ $3{,}1698$ $0{,}001\,003$ $43{,}340$
      $30$ $4{,}2469$ $0{,}001\,004$ $32{,}879$
      $35$ $5{,}6291$ $0{,}001\,006$ $25{,}205$
      $40$ $7{,}3851$ $0{,}001\,008$ $19{,}515$
      $45$ $9{,}5953$ $0{,}001\,010$ $15{,}251$
      $50$ $12{,}352$ $0{,}001\,012$ $12{,}026$
      $55$ $15{,}763$ $0{,}001\,015$ $9{,}5639$
      $60$ $19{,}947$ $0{,}001\,017$ $7{,}6670$
      $65$ $25{,}043$ $0{,}001\,020$ $6{,}1935$
      $70$ $31{,}202$ $0{,}001\,023$ $5{,}0396$
      $75$ $38{,}597$ $0{,}001\,026$ $4{,}1291$
      $80$ $47{,}416$ $0{,}001\,029$ $3{,}4053$
      $85$ $57{,}868$ $0{,}001\,032$ $2{,}8261$
      $90$ $70{,}183$ $0{,}001\,036$ $2{,}3593$
      $95$ $84{,}609$ $0{,}001\,040$ $1{,}9808$
      $100$ $101{,}42$ $0{,}001\,043$ $1{,}6720$
      $105$ $120{,}90$ $0{,}001\,047$ $1{,}4186$
      $110$ $143{,}38$ $0{,}001\,052$ $1{,}2094$
      $115$ $169{,}18$ $0{,}001\,056$ $1{,}0360$
      $120$ $198{,}67$ $0{,}001\,060$ $0{,}891\,33$
      $125$ $232{,}23$ $0{,}001\,065$ $0{,}770\,12$
      $130$ $270{,}28$ $0{,}001\,070$ $0{,}668\,08$
      $135$ $313{,}22$ $0{,}001\,075$ $0{,}581\,79$
      $140$ $361{,}53$ $0{,}001\,080$ $0{,}508\,50$
      $145$ $415{,}68$ $0{,}001\,085$ $0{,}446\,00$
      $150$ $476{,}16$ $0{,}001\,091$ $0{,}392\,48$
      $155$ $543{,}49$ $0{,}001\,096$ $0{,}346\,48$
      $160$ $618{,}23$ $0{,}001\,102$ $0{,}306\,80$
      $165$ $700{,}93$ $0{,}001\,108$ $0{,}272\,44$
      $170$ $792{,}18$ $0{,}001\,114$ $0{,}242\,60$
      $175$ $892{,}60$ $0{,}001\,121$ $0{,}216\,59$
      $180$ $1002{,}8$ $0{,}001\,127$ $0{,}193\,84$
      $185$ $1123{,}5$ $0{,}001\,134$ $0{,}173\,90$
      $190$ $1255{,}2$ $0{,}001\,141$ $0{,}156\,36$
      $195$ $1398{,}8$ $0{,}001\,149$ $0{,}140\,89$
      $200$ $1554{,}9$ $0{,}001\,157$ $0{,}127\,21$
      $205$ $1724{,}3$ $0{,}001\,164$ $0{,}115\,08$
      $210$ $1907{,}7$ $0{,}001\,173$ $0{,}104\,29$
      $215$ $2105{,}9$ $0{,}001\,181$ $0{,}094\,680$
      $220$ $2319{,}6$ $0{,}001\,190$ $0{,}086\,094$
      $225$ $2549{,}7$ $0{,}001\,199$ $0{,}078\,405$
      $230$ $2797{,}1$ $0{,}001\,209$ $0{,}071\,505$
      $235$ $3062{,}6$ $0{,}001\,219$ $0{,}065\,300$
      $240$ $3347{,}0$ $0{,}001\,229$ $0{,}059\,707$
      $245$ $3651{,}2$ $0{,}001\,240$ $0{,}054\,656$
      $250$ $3976{,}2$ $0{,}001\,252$ $0{,}050\,085$
      $255$ $4322{,}9$ $0{,}001\,263$ $0{,}045\,941$
      $260$ $4692{,}3$ $0{,}001\,276$ $0{,}042\,175$
      $265$ $5085{,}3$ $0{,}001\,289$ $0{,}038\,748$
      $270$ $5503{,}0$ $0{,}001\,303$ $0{,}035\,622$
      $275$ $5946{,}4$ $0{,}001\,317$ $0{,}032\,767$
      $280$ $6416{,}6$ $0{,}001\,333$ $0{,}030\,153$
      $285$ $6914{,}6$ $0{,}001\,349$ $0{,}027\,756$
      $290$ $7441{,}8$ $0{,}001\,366$ $0{,}025\,554$
      $295$ $7999{,}0$ $0{,}001\,384$ $0{,}023\,528$
      $300$ $8587{,}9$ $0{,}001\,404$ $0{,}021\,659$
      $305$ $9209{,}4$ $0{,}001\,425$ $0{,}019\,932$
      $310$ $9865{,}0$ $0{,}001\,447$ $0{,}018\,333$
      $315$ $10\,556$ $0{,}001\,472$ $0{,}016\,849$
      $320$ $11\,284$ $0{,}001\,499$ $0{,}015\,470$
      $325$ $12\,051$ $0{,}001\,528$ $0{,}014\,183$
      $330$ $12\,858$ $0{,}001\,560$ $0{,}012\,979$
      $335$ $13\,707$ $0{,}001\,597$ $0{,}011\,848$
      $340$ $14\,601$ $0{,}001\,638$ $0{,}010\,783$
      $345$ $15\,541$ $0{,}001\,685$ $0{,}009\,772$
      $350$ $16\,529$ $0{,}001\,741$ $0{,}008\,806$
      $355$ $17\,570$ $0{,}001\,808$ $0{,}007\,872$
      $360$ $18\,666$ $0{,}001\,895$ $0{,}006\,950$
      $365$ $19\,822$ $0{,}002\,015$ $0{,}006\,009$
      $370$ $21\,044$ $0{,}002\,217$ $0{,}004\,953$
      $373{,}95$ $22\,064$ $0{,}003\,106$ $0{,}003\,106$

      Tabla de presiones SI del agua saturada

      $p\ \mt{kPa}$ $T_\text{sat}\  ^\circ\mt{C}$ $v_f\ \mt{\frac{m^3}{kg}}$ $v_g\ \mt{\frac{m^3}{kg}}$
      $1{,}0$ $6{,}97$ $0{,}001\,000$ $129{,}19$
      $1{,}5$ $13{,}02$ $0{,}001\,001$ $87{,}964$
      $2{,}0$ $17{,}50$ $0{,}001\,001$ $66{,}990$
      $2{,}5$ $21{,}08$ $0{,}001\,002$ $54{,}242$
      $3{,}0$ $24{,}08$ $0{,}001\,003$ $45{,}654$
      $4{,}0$ $28{,}96$ $0{,}001\,004$ $34{,}791$
      $5{,}0$ $32{,}87$ $0{,}001\,005$ $28{,}185$
      $7{,}5$ $40{,}29$ $0{,}001\,008$ $19{,}233$
      $10$ $45{,}81$ $0{,}001\,010$ $14{,}670$
      $15$ $53{,}97$ $0{,}001\,014$ $10{,}020$
      $20$ $60{,}06$ $0{,}001\,017$ $7{,}6481$
      $25$ $64{,}96$ $0{,}001\,020$ $6{,}2034$
      $30$ $69{,}09$ $0{,}001\,022$ $5{,}2287$
      $40$ $75{,}86$ $0{,}001\,026$ $3{,}9933$
      $50$ $81{,}32$ $0{,}001\,030$ $3{,}2403$
      $75$ $91{,}76$ $0{,}001\,037$ $2{,}2172$
      $100$ $99{,}61$ $0{,}001\,043$ $1{,}6941$
      $101{,}325$ $99{,}97$ $0{,}001\,043$ $1{,}6734$
      $125$ $105{,}97$ $0{,}001\,048$ $1{,}3750$
      $150$ $111{,}35$ $0{,}001\,053$ $1{,}1594$
      $175$ $116{,}04$ $0{,}001\,057$ $1{,}0037$
      $200$ $120{,}21$ $0{,}001\,061$ $0{,}885\,78$
      $225$ $123{,}97$ $0{,}001\,064$ $0{,}793\,29$
      $250$ $127{,}41$ $0{,}001\,067$ $0{,}718\,73$
      $275$ $130{,}58$ $0{,}001\,070$ $0{,}657\,32$
      $300$ $133{,}52$ $0{,}001\,073$ $0{,}605\,82$
      $325$ $136{,}27$ $0{,}001\,076$ $0{,}561\,99$
      $350$ $138{,}86$ $0{,}001\,079$ $0{,}524\,22$
      $375$ $141{,}30$ $0{,}001\,081$ $0{,}491\,33$
      $400$ $143{,}61$ $0{,}001\,084$ $0{,}462\,42$
      $450$ $147{,}90$ $0{,}001\,088$ $0{,}413\,92$
      $500$ $151{,}83$ $0{,}001\,093$ $0{,}374\,83$
      $550$ $155{,}46$ $0{,}001\,097$ $0{,}342\,61$
      $600$ $158{,}83$ $0{,}001\,101$ $0{,}315\,60$
      $650$ $161{,}98$ $0{,}001\,104$ $0{,}292\,60$
      $700$ $164{,}95$ $0{,}001\,108$ $0{,}272\,78$
      $750$ $167{,}75$ $0{,}001\,111$ $0{,}255\,52$
      $800$ $170{,}41$ $0{,}001\,115$ $0{,}240\,35$
      $850$ $172{,}94$ $0{,}001\,118$ $0{,}226\,90$
      $900$ $175{,}35$ $0{,}001\,121$ $0{,}214\,89$
      $950$ $177{,}66$ $0{,}001\,124$ $0{,}204\,11$
      $1\,000$ $179{,}88$ $0{,}001\,127$ $0{,}194\,36$
      $1\,100$ $184{,}06$ $0{,}001\,133$ $0{,}177\,45$
      $1\,200$ $187{,}96$ $0{,}001\,138$ $0{,}163\,26$
      $1\,300$ $191{,}60$ $0{,}001\,144$ $0{,}151\,19$
      $1\,400$ $195{,}04$ $0{,}001\,149$ $0{,}140\,78$
      $1\,500$ $198{,}29$ $0{,}001\,154$ $0{,}131\,71$
      $1\,750$ $205{,}72$ $0{,}001\,166$ $0{,}113\,44$
      $2\,000$ $212{,}38$ $0{,}001\,177$ $0{,}099\,587$
      $2\,250$ $218{,}41$ $0{,}001\,187$ $0{,}088\,717$
      $2\,500$ $223{,}95$ $0{,}001\,197$ $0{,}079\,952$
      $3\,000$ $233{,}85$ $0{,}001\,217$ $0{,}066\,667$
      $3\,500$ $242{,}56$ $0{,}001\,235$ $0{,}057\,061$
      $4\,000$ $250{,}35$ $0{,}001\,252$ $0{,}049\,779$
      $5\,000$ $263{,}94$ $0{,}001\,286$ $0{,}039\,448$
      $6\,000$ $275{,}59$ $0{,}001\,319$ $0{,}032\,449$
      $7\,000$ $285{,}83$ $0{,}001\,352$ $0{,}027\,378$
      $8\,000$ $295{,}01$ $0{,}001\,384$ $0{,}023\,525$
      $9\,000$ $303{,}35$ $0{,}001\,418$ $0{,}020\,489$
      $10\,000$ $311{,}00$ $0{,}001\,452$ $0{,}018\,028$
      $11\,000$ $318{,}08$ $0{,}001\,488$ $0{,}015\,988$
      $12\,000$ $324{,}68$ $0{,}001\,526$ $0{,}014\,264$
      $13\,000$ $330{,}85$ $0{,}001\,566$ $0{,}012\,781$
      $14\,000$ $336{,}67$ $0{,}001\,610$ $0{,}011\,487$
      $15\,000$ $342{,}16$ $0{,}001\,657$ $0{,}010\,341$
      $16\,000$ $347{,}36$ $0{,}001\,710$ $0{,}009\,312$
      $17\,000$ $352{,}29$ $0{,}001\,770$ $0{,}008\,374$
      $18\,000$ $356{,}99$ $0{,}001\,840$ $0{,}007\,504$
      $19\,000$ $361{,}47$ $0{,}001\,926$ $0{,}006\,677$
      $20\,000$ $365{,}75$ $0{,}002\,038$ $0{,}005\,862$
      $21\,000$ $369{,}83$ $0{,}002\,207$ $0{,}004\,994$
      $22\,000$ $373{,}71$ $0{,}002\,703$ $0{,}003\,644$
      $22\,064$ $373{,}95$ $0{,}003\,106$ $0{,}003\,106$

      Tabla de temperaturas USCS del agua saturada

      $T\ ^\circ\mt{F}$ $p_\text{sat}\  \mt{psia}$ $v_f\ \mt{\frac{ft^3}{lb_m}}$ $v_g\ \mt{\frac{ft^3}{lb_m}}$
      $32{,}018$ $0{,}088\,71$ $0{,}016\,02$ $3\,299{,}9$
      $35$ $0{,}099\,98$ $0{,}016\,02$ $2\,945{,}7$
      $40$ $0{,}121\,73$ $0{,}016\,02$ $2\,443{,}6$
      $45$ $0{,}147\,56$ $0{,}016\,02$ $2\,035{,}8$
      $50$ $0{,}178\,12$ $0{,}016\,02$ $1\,703{,}1$
      $55$ $0{,}214\,13$ $0{,}016\,03$ $1\,430{,}4$
      $60$ $0{,}256\,38$ $0{,}016\,04$ $1\,206{,}1$
      $65$ $0{,}305\,78$ $0{,}016\,04$ $1\,020{,}8$
      $70$ $0{,}363\,34$ $0{,}016\,05$ $867{,}18$
      $75$ $0{,}430\,16$ $0{,}016\,06$ $739{,}27$
      $80$ $0{,}507\,45$ $0{,}016\,07$ $632{,}41$
      $85$ $0{,}596\,59$ $0{,}016\,09$ $542{,}80$
      $90$ $0{,}699\,04$ $0{,}016\,10$ $467{,}40$
      $95$ $0{,}816\,43$ $0{,}016\,12$ $403{,}74$
      $100$ $0{,}950\,52$ $0{,}016\,13$ $349{,}83$
      $110$ $1{,}2767$ $0{,}016\,17$ $264{,}96$
      $120$ $1{,}6951$ $0{,}016\,20$ $202{,}94$
      $130$ $2{,}2260$ $0{,}016\,25$ $157{,}09$
      $140$ $2{,}8931$ $0{,}016\,29$ $122{,}81$
      $150$ $3{,}7234$ $0{,}016\,34$ $96{,}929$
      $160$ $4{,}7474$ $0{,}016\,39$ $77{,}185$
      $170$ $5{,}9999$ $0{,}016\,45$ $61{,}982$
      $180$ $7{,}5197$ $0{,}016\,51$ $50{,}172$
      $190$ $9{,}3497$ $0{,}016\,57$ $40{,}920$
      $200$ $11{,}538$ $0{,}016\,63$ $33{,}613$
      $210$ $14{,}136$ $0{,}016\,70$ $27{,}798$
      $212$ $14{,}709$ $0{,}016\,71$ $26{,}782$
      $220$ $17{,}201$ $0{,}016\,77$ $23{,}136$
      $230$ $20{,}795$ $0{,}016\,84$ $19{,}374$
      $240$ $24{,}985$ $0{,}016\,92$ $16{,}316$
      $250$ $29{,}844$ $0{,}017\,00$ $13{,}816$
      $260$ $35{,}447$ $0{,}017\,08$ $11{,}760$
      $270$ $41{,}877$ $0{,}017\,17$ $10{,}059$
      $280$ $49{,}222$ $0{,}017\,26$ $8{,}6439$
      $290$ $57{,}573$ $0{,}017\,35$ $7{,}4607$
      $300$ $67{,}028$ $0{,}017\,45$ $6{,}4663$
      $310$ $77{,}691$ $0{,}017\,55$ $5{,}6266$
      $320$ $89{,}667$ $0{,}017\,65$ $4{,}9144$
      $330$ $103{,}07$ $0{,}017\,76$ $4{,}3076$
      $340$ $118{,}02$ $0{,}017\,87$ $3{,}7885$
      $350$ $134{,}63$ $0{,}017\,99$ $3{,}3425$
      $360$ $153{,}03$ $0{,}018\,11$ $2{,}9580$
      $370$ $173{,}36$ $0{,}018\,23$ $2{,}6252$
      $380$ $195{,}74$ $0{,}018\,36$ $2{,}3361$
      $390$ $220{,}33$ $0{,}018\,50$ $2{,}0842$
      $400$ $247{,}26$ $0{,}018\,64$ $1{,}8639$
      $410$ $276{,}69$ $0{,}018\,78$ $1{,}6706$
      $420$ $308{,}76$ $0{,}018\,94$ $1{,}5006$
      $430$ $343{,}64$ $0{,}019\,10$ $1{,}3505$
      $440$ $381{,}49$ $0{,}019\,26$ $1{,}2178$
      $450$ $422{,}47$ $0{,}019\,44$ $1{,}0999$
      $460$ $466{,}75$ $0{,}019\,62$ $0{,}995\,10$
      $470$ $514{,}52$ $0{,}019\,81$ $0{,}901\,58$
      $480$ $565{,}96$ $0{,}020\,01$ $0{,}817\,94$
      $490$ $621{,}24$ $0{,}020\,22$ $0{,}742\,96$
      $500$ $680{,}56$ $0{,}020\,44$ $0{,}675\,58$
      $510$ $744{,}11$ $0{,}020\,67$ $0{,}614\,89$
      $520$ $812{,}11$ $0{,}020\,92$ $0{,}560\,09$
      $530$ $884{,}74$ $0{,}021\,18$ $0{,}510\,51$
      $540$ $962{,}24$ $0{,}021\,46$ $0{,}465\,53$
      $550$ $1\,044{,}8$ $0{,}021\,76$ $0{,}424\,65$
      $560$ $1\,132{,}7$ $0{,}022\,07$ $0{,}387\,40$
      $570$ $1\,226{,}2$ $0{,}022\,42$ $0{,}353\,39$
      $580$ $1\,325{,}5$ $0{,}022\,79$ $0{,}322\,25$
      $590$ $1\,430{,}8$ $0{,}023\,19$ $0{,}293\,67$
      $600$ $1\,542{,}5$ $0{,}023\,62$ $0{,}267\,37$
      $610$ $1\,660{,}9$ $0{,}024\,11$ $0{,}243\,09$
      $620$ $1\,786{,}2$ $0{,}024\,64$ $0{,}220\,61$
      $630$ $1\,918{,}9$ $0{,}025\,24$ $0{,}199\,72$
      $640$ $2\,059{,}3$ $0{,}025\,93$ $0{,}180\,19$
      $650$ $2\,207{,}8$ $0{,}026\,73$ $0{,}161\,84$
      $660$ $2\,364{,}9$ $0{,}027\,67$ $0{,}144\,44$
      $670$ $2\,531{,}2$ $0{,}028\,84$ $0{,}127\,74$
      $680$ $2\,707{,}3$ $0{,}030\,35$ $0{,}111\,34$
      $690$ $2\,894{,}1$ $0{,}032\,55$ $0{,}094\,51$
      $700$ $3\,093{,}0$ $0{,}036\,70$ $0{,}074\,82$
      $705{,}1$ $3\,200{,}1$ $0{,}049\,75$ $0{,}049\,75$

      Tabla de presiones USCS del agua saturada

      $p\ \mt{psi}$ $T_\text{sat}\  ^\circ\mt{F}$ $v_f\ \mt{\frac{ft^3}{lb_m}}$ $v_g\ \mt{\frac{ft^3}{lb_m}}$
      $1$ $101{,}69$ $0{,}016\,14$ $333{,}49$
      $2$ $126{,}02$ $0{,}016\,23$ $173{,}71$
      $3$ $141{,}41$ $0{,}016\,30$ $118{,}70$
      $4$ $152{,}91$ $0{,}016\,36$ $90{,}629$
      $5$ $162{,}18$ $0{,}016\,41$ $73{,}525$
      $6$ $170{,}00$ $0{,}016\,45$ $61{,}982$
      $8$ $182{,}81$ $0{,}016\,52$ $47{,}347$
      $10$ $193{,}16$ $0{,}016\,59$ $38{,}425$
      $14{,}696$ $211{,}95$ $0{,}016\,71$ $26{,}805$
      $15$ $212{,}99$ $0{,}016\,72$ $26{,}297$
      $20$ $227{,}92$ $0{,}016\,83$ $20{,}093$
      $25$ $240{,}03$ $0{,}016\,92$ $16{,}307$
      $30$ $250{,}30$ $0{,}017\,00$ $13{,}749$
      $35$ $259{,}25$ $0{,}017\,08$ $11{,}901$
      $40$ $267{,}22$ $0{,}017\,15$ $10{,}501$
      $45$ $274{,}41$ $0{,}017\,21$ $9{,}4028$
      $50$ $280{,}99$ $0{,}017\,27$ $8{,}5175$
      $55$ $287{,}05$ $0{,}017\,32$ $7{,}7882$
      $60$ $292{,}69$ $0{,}017\,38$ $7{,}1766$
      $65$ $297{,}95$ $0{,}017\,43$ $6{,}6560$
      $70$ $302{,}91$ $0{,}017\,48$ $6{,}2075$
      $75$ $307{,}59$ $0{,}017\,52$ $5{,}8167$
      $80$ $312{,}02$ $0{,}017\,57$ $5{,}4733$
      $85$ $316{,}24$ $0{,}017\,61$ $5{,}1689$
      $90$ $320{,}26$ $0{,}017\,65$ $4{,}8972$
      $95$ $324{,}11$ $0{,}017\,70$ $4{,}6532$
      $100$ $327{,}81$ $0{,}017\,74$ $4{,}4327$
      $110$ $334{,}77$ $0{,}017\,81$ $4{,}0410$
      $120$ $341{,}25$ $0{,}017\,89$ $3{,}7289$
      $130$ $347{,}32$ $0{,}017\,96$ $3{,}4557$
      $140$ $353{,}03$ $0{,}018\,02$ $3{,}2202$
      $150$ $358{,}42$ $0{,}018\,09$ $3{,}0150$
      $160$ $363{,}54$ $0{,}018\,15$ $2{,}8347$
      $170$ $368{,}41$ $0{,}018\,21$ $2{,}6749$
      $180$ $373{,}07$ $0{,}018\,27$ $2{,}5322$
      $190$ $377{,}52$ $0{,}018\,33$ $2{,}4040$
      $200$ $381{,}80$ $0{,}018\,39$ $2{,}2882$
      $250$ $400{,}97$ $0{,}018\,65$ $1{,}8440$
      $300$ $417{,}35$ $0{,}018\,90$ $1{,}5435$
      $350$ $431{,}74$ $0{,}019\,12$ $1{,}3263$
      $400$ $444{,}62$ $0{,}019\,34$ $1{,}1617$
      $450$ $456{,}31$ $0{,}019\,55$ $1{,}0324$
      $500$ $467{,}04$ $0{,}019\,75$ $0{,}928\,19$
      $550$ $476{,}97$ $0{,}019\,95$ $0{,}842\,28$
      $600$ $486{,}24$ $0{,}020\,14$ $0{,}770\,20$
      $700$ $503{,}13$ $0{,}020\,51$ $0{,}655\,89$
      $800$ $518{,}27$ $0{,}020\,87$ $0{,}569\,20$
      $900$ $532{,}02$ $0{,}021\,24$ $0{,}501\,07$
      $1\,000$ $544{,}65$ $0{,}021\,59$ $0{,}446\,04$
      $1\,200$ $567{,}26$ $0{,}022\,32$ $0{,}362\,41$
      $1\,400$ $587{,}14$ $0{,}023\,07$ $0{,}301\,61$
      $1\,600$ $604{,}93$ $0{,}023\,86$ $0{,}255\,16$
      $1\,800$ $621{,}07$ $0{,}024\,70$ $0{,}218\,31$
      $2\,000$ $635{,}85$ $0{,}025\,63$ $0{,}188\,15$
      $2\,500$ $668{,}17$ $0{,}028\,60$ $0{,}130\,76$
      $3\,000$ $695{,}41$ $0{,}034\,33$ $0{,}084\,60$
      $3\,200{,}1$ $705{,}10$ $0{,}049\,75$ $0{,}049\,75$

Comentarios

Entradas populares

Guía 11: Ecuación de Bernoulli con pérdidas

A continuación utilizarás la ecuación de Bernoulli generalizada para considerar, además de bombas y turbinas, las pérdidas de energía debido a la fricción del flujo con la tubería y a los accesorios como válvulas y codos, entre otros. Deberás relacionar las alturas, rapideces, presiones de un fluido (líquido) en movimiento con las pérdidas en un sistema de tuberías Los sistemas de tuberías están presente en un amplio rango de industrias que requieren sistemas de transporte o circulación de fluidos. Algunos ejemplos son las industrias (petro)química, minera, de climatización, del agua potable, etc. La imagen muestra una sección del Oleoducto Trans-Alaska que se extiende por casi $1\,300\,\mt{km}$ atravesando Alaska de Norte a Sur. El sistema cuenta con 11 estaciones de bombeo y miles de tuberías alimentadoras a lo largo de toda su extensión. Creditos: Luca Galuzzi - www.galuzzi.it bajo licencia CC BY-SA 2.5 . Índice Conceptos básicos Pérdidas regulares Pérdida...

Guía 05: Fuerzas de los fluidos estáticos sobre superficies curvas

A continuación te presento algunos problemas de fuerzas sobre superficies curvas. Aquí deberás calcular las componentes vertical y horizontal de la fuerza que ejerce fluido y la posición sobre la superficie donde actúa. Superficies curvas son utilizadas generalmente en el diseño de represas principalmente para le generación de energía hidroeléctrica. En la imagen, la (re)presa Hoover situada 48 km al sureste de Las Vegas en el curso del río Colorado, en la frontera entre los estados de Arizona y Nevada (EE.UU.). Creditos: Wikimedia Commons imagen del Dominio Público . Índice Fuerza y centro de presión Constantes, datos y factores de conversión Respuestas Fuerza y centro de presión Una de las paredes de un contenedor de agua se muestra en la figura. La pared es curva con sección transversal de un cuarto de circunferencia de radio $R$ y longitud $L$ ( 1/4 de tubería ). El agua cubre solo la parte curva $AB$ de la pared. En términos...

Guía 03: Ley de Gauss

La siguiente es una guía de ejercicios y problemas relacionados a la ley de Gauss. Deberás obtener el flujo eléctrico en algunos sencillos casos, y calcular el campo eléctrico de distribuciones de carga con alta simetría. La cabeza de la niña genera un campo eléctrico a su alrededor producto de la carga recibida del generador de Van der Graaff. Podemos imaginar que el cabello de la niña muestra las líneas de campo eléctrico a su alrededor. Si este fuera el caso, este campo muestra simetría esférica de modo que se puede calcular con la Ley de Gauss. Índice Flujo eléctrico Ley de Gauss Respuestas Flujo eléctrico En la figura se muestra un agujero de radio $R=0{,}25\,\mbf{m}$ que puede rotar en el espacio y un campo el eléctrico uniforme $\vec E$, de magnitud $E =20\,\mbf{\frac{N}{C}}$ . Si los ángulos son $\alpha=30^\circ$ y $\beta=150^\circ$, determine el flujo eléctrico $\Phi_E$ que atraviesa el agujero en cada situación. ...