Ejercicios energía y transferencia de energía

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En promedio, un automóvil consume alrededor de 5 L de gasolina por día y la capacidad de su depósito de combustible es de 50 L. Por lo tanto, es necesario reabastecer un automóvil una vez cada 10 días. Asimismo, la densidad de la gasolina varía entre 0.68 y 0.78 kg/L, y su poder calorífico inferior es aproximadamente de 44 000 kJ/kg (es decir, cuando se quema por completo 1 kg de gasolina se liberan 44 000 kJ de calor). Suponga que están resueltos todos los problemas relacionados con la radiactividad y la eliminación de los desechos producidos por los combustibles nucleares, y que un automóvil nuevo utilizará como combustible U-235. Si el carro viene equipado con 0.1 kg de U-235, determine si este automóvil requerirá ser reabastecido en condiciones de manejo promedio.

Un sitio evaluado para construir un parque eólico tiene vientos permanentes a una velocidad de 8.5 m/s. Determine la energía eólica a) por unidad de masa, b) para una masa de 10 kg y c) para un flujo de 1 154 kg/s de aire.

Se va a generar electricidad instalando un turbogenerador en un lugar a 160 m debajo de la superficie de un gran depósito de agua, que puede suministrarla continuamente a 3.500 kg/s. Calcule la potencia que se pueda generar.

En cierto lugar, sopla el viento continuamente a 10 m/s. Calcule la energía mecánica del aire, por unidad de masa, y la potencia que pueda generar un aerogenerador, con 60 m de diámetro de álabes, en ese lugar. Suponga que la densidad del aire es 1.25 kg/m3.

Un chorro de agua sale por una turbina a 60 m/s, con una tasa de flujo de 120 kg/s; se va a usar para generar electricidad, al chocar con las paletas en la periferia de una rueda. Calcule la potencia que puede generar ese chorro.

Se están estudiando dos lugares para generar energía eólica. En el primero, el viento sopla constantemente a 7 m/s, durante 3.000 horas por año, mientras que en el segundo, el viento sopla a 10 m/s durante 2.000 horas al año. Suponiendo, para simplificar, que la velocidad del viento es despreciable fuera de esas horas, determine cuál es el mejor lugar para generar energía eólica. Sugerencia: Observe que la tasa de flujo de masa del aire es proporcional a la velocidad del viento.

Un río tiene un caudal constante de 175 m3/s, y se está estudiando para generar electricidad. Se determina que se puede construir una presa para detener el agua y dejarla pasar desde una diferencia de alturas de 80 m, generando así la electricidad. Calcule cuánta potencia se puede generar con el agua de ese río, al tener llena la presa.

Considere un río que corre hacia un lago a una velocidad promedio de 3 m/s, con un caudal de 500 m3/s, en una ubicación a 90 m arriba de la superficie del lago. Determine la energía mecánica total del agua del río por unidad de masa, y el potencial de generación de potencia de todo el río en esa ubicación.

Calcule la energía requerida para acelerar un automóvil de 800 kg, desde el reposo hasta 100 km/h, en un camino horizontal.

Una grúa de construcción levanta una viga de concreto pretensado, que pesa 3 toneladas desde el suelo hasta la punta de las pilastras, a 24 pies sobre el suelo. Calcule la cantidad de trabajo efectuado suponiendo que el sistema es:
a) laviga.
b) la grúa. Exprese sus respuestas en lbf · pie y en Btu.

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