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BALANCES DE MASA Y ENERGÍA

 

RODRIGO LONDOÑO GARCÍA

 

 

 

 

 

97 

Balances de masa y energía 

Cuando un fluido pasa a través de una serie de procesos y retorna a su estado inicial, se dice que 

se ha efectuado un ciclo. A los procesos no cíclicos se los llama procesos abiertos. 

 

Cuando en el proceso no hay intercambio de calor se denomina proceso adiabático

 

3.4 EJERCICIOS

 

 

3.4.1 

Una  bola  de  100  lb

m

  se  deja  caer  del  extremo  superior  de  una  escalera de  15 pies  de 

altura, y choca contra el suelo. Con referencia al suelo, determine: 

(a) ¿Cuáles son la energía cinética y la energía potencial iniciales de la bola, en pies*lb

f

(b) ¿Cuáles son la energía cinética y la energía potencial finales de la bola? 

(c) ¿Cuáles son los cambios de energía cinética y de energía potencial para el proceso? 

(d)  Si  toda  la  energía  potencial  inicial  de  la  bola  se  transforma  en  calor,  ¿a  cuántos  BTU 

equivaldría? 

 

(a) EC = m*v

2

/2 = 100 lb

m

*(0 pie/s)

2

/2 = 0 

EP = m*g*z = 100 lb

m

*32,2 pie/s

2

*15 pie/32,174 pie*s

-2

*lb

m

*lb

f

 = 1500 lb

f

*pie. 

 

(b) EC = m*v

2

/2 = 100 lb

m

*(0 pie/s

2

) = 0 

EP = m*g*z = 0, porque z = 0. 

 

(c) 

ΔEC = 0; ΔEP = 0 – 1500 lb

f

*pie = -1500 lb

f

*pie. 

 

(d) Q = 1500 lb

f

*pie*1,285x10

-3

 BTU*lb

f

-1

*pie

-1

 = 1,9275 BTU. 

 

3.4.2

  Un gas ideal a 1 atm y 100° C se lleva a través de un proceso en donde el volumen se 

expande  de  25  L  a  80  L.  Durante  este  proceso  la  presión  varía  como  el  inverso  cuadrado  del 

volumen, P = 0,5aV

-2 

(a) Determine la constante a en unidades del SI. 

(b) Encuentre la temperatura y presión final. 

(c) Determine una expresión general para el trabajo realizado por el gas durante este proceso. 



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