Fluidos y Termica problemas

Considere a una persona de 70 kg cuya huella tiene un área de 400 cm2. La persona desea caminar en la nieve, pero esta no puede soportar presiones mayores de 0.5 kPa. Determine el tamaño mínimo de las raquetas para nieve que debe usar para permitirle caminar sobre la nieve

M= 70 kg

Área de huella= 400 cm2 = 0.04 m2

Pnieve= 0.5 kPa

F= mg= (70 kg) (9.81 ) = 686.7  = 685.7 N[pic 1][pic 2]

P= = 17167.5  = 17167.5 Pa = 17.1675 kPa[pic 3][pic 4]

Se concluye que no puede caminar libremente

P= 500 Pa = 500 [pic 5]

A=  = 1.3734 m2[pic 6]

La presión absoluta en agua a una profundidad de 5 m es de 145 kPa. Determine. a) La presión atmosférica local.  b) La presión absoluta a una profundidad de 0.85 en el mismo lugar.

Pabs agua= 145 kPa = 145000 Pa

 h= 5 m                          

Pman agua= (ʆ)(g)(h) = (1000 )(9.81 )(5 m) = 49050 Pa[pic 7][pic 8]

Patm= Pabs – Pman= 145000 Pa – 49050 Pa = 95950 Pa

D.R.= 0.85 =  =               ʆliquido= (0.85)(1000 ) = 850 [pic 9][pic 10][pic 11]

Pabs=Patm + Pman = Patm + (ʆliquido)(g)(h)

Pabs= 95950 Pa + (1000 (9.81 )(5 m) = 137642.5 Pa[pic 12][pic 13]

Las infusiones intravenosas se introducen comúnmente por gravedad al colgar la botella de líquido a una altura suficiente para contrarrestar la tensión arterial en la vena y forzar la entrada del líquido en el cuerpo. Mientras más alta se coloque la botella mayor será el flujo. a) Si se observa que las presiones del líquido y la sangre se equilibran cuando la botella está a 1.2 m por encima del nivel del brazo, determine la presión manométrica de la sangre. b) Si la presión manométrica del líquido al nivel del brazo necesita ser de 20 kPa para un flujo suficiente, determine la altura a la que se debe colocar la botella. Considere la densidad del líquido como 1020 .[pic 14]

Pman=(ʆ)(g)(h) = (1020 )(9.81 )(1.2 m) = 12007.44 Pa[pic 15][pic 16]

H=  =  = 1.9987 m[pic 17][pic 18]

Un gas está contenido en un dispositivo vertical de cilindro y embolo entre los que no hay fricción. El embolo tiene una masa de 4 kg y un área de sección transversal de 35 cm2. Un resorte comprimido sobre el embolo ejerce una fuerza de 60 N. Si la presión atmosférica es de 95 kPa, calcule la presión dentro del cilindro.

M = 4 kg

A = 35 cm2 = 0.0035 m2

Patm = 95 kPa

P= =  = 28354.28571 Pa[pic 19][pic 20]

Pabs = Patm + Pman 

Pabs = 95000 Pa + 28354.28571 Pa = 123354.2857 Pa

Se conectan un medidor y un manometro a un recipiente de gas para medir su presión. Si la lectura en el medidor es de 80 kPa, determine la distancia entre los 2 niveles de fluido del manometro si este es a) mercurio (ʆ = 13000 ) o b) agua (ʆ = 1000 ).[pic 21][pic 22]

P1 = P2 

P1 = Pgas = Precipiente = Pg + Patm

P2 = Patm + (ʆliquido)(g)(h)

Pgas = Precipiente = Patm + (ʆlíquido)(g)(h)

Pg + Patm = Patm + (ʆliquido)(g)(h)

Pg = (ʆliquido)(g)(h)

H= [pic 23]

Para el Hg

HHg =  =  = 0.5996 m[pic 24][pic 25]

Para el H2O

HAgua =   =  = 8.15 m[pic 26][pic 27]

La mitad inferior de un recipiente cilíndrico de 10 m de altura se llena con agua (ʆ= 1000 ) y la mitad superior con aceite que tiene una densidad relativa de 0.85. Determine la diferencia de presión entre la parte superior y el fondo del cilindro.[pic 28]

ʆaceite = 850  [pic 29]

P1= (ʆaceite ) (g) (h) = (850 ) (9.81 ) (5 m) [pic 30][pic 31]

P1= 41692.5 Pa

ΔP = P2 – P1 

En el punto 1  

P = Patm

En el punto 2

P2 = Patm + (ʆaceite)(g)(h1) + (ʆagua)(g)(h2)

ΔP= Patm + (ʆaceite)(g)(h1) + (ʆagua)(g)(h2) - Patm

ΔP = (850 )(9.81 )(5 m) + (1000 )(9.81 )(5 m)[pic 32][pic 33][pic 34][pic 35]

ΔP = 90742.5 Pa

6.- La presión manométrica del aire medida en el recipiente resulto en 80 KPa. Determine la diferencia de altura h de la columna de mercurio.

P1=Paire+Patm+Pagua

P2=Paceite+Patm+PHg

Para el manómetro  en U: P1=P2

Patm+Paire+Pagua+Patm+Paceite+PHg

Paire=80,000 Pa

Para la columna del agua:

 Pagua=ρagua x g x hagua = (1000) (9.81 ) (0.3 m)= 2943 Pa[pic 36][pic 37]

...