A mis alumnos de área II les mando más ejercicios de termodinámica.
Saludos
Profr. Juventino
1.
Cuál será la variación de la energía interna en ira sistema que recibe
50 calorías y se aplica un trabajo de 100 J?
2.
Suponga que un sistema pasa de un edo. a otro, intercambiando energía en
si vecindad. Calcula la variación de energía interna del sistema en el
siguiente caso: El sistema absorbe 100 cal y realiza un trabajo de 200 J.
3.
¿Qué es el calor latente de una sustancia? ¿Y el calor específico?
4.
¿Es posible transformar todo el calor en trabajo en un cielo?
5.
¿En qué casos se mantiene constante la temperatura de un cuerpo al que
suministrarnos calor?
6.
Una muestra de 50 gr de cobre está a 25°C. Si 200 J de energía se le
agregan por calor (cuál es la temperatura final del cobre?
7.
La temperatura de una barra de plata sube 10°C cuando absorbe 1.23 kj de
energía por calor. La masa ele la barra es de 525 g. Determine el calor
específico de la plata.
8. Un bloque se encuentra
inicialmente a una temperatura de 20°C. Al recibir un cantidad de calor DQ=330 cal, su
temperatura se eleva a 50C.
(a) ¿Cuál es el valor de la capacidad térmica del bloque?
(b) Diga con sus propias palabras lo que significa el resultado que obtuvo en
(a)
9.
Una masa de 2 kg de agua se encuentra a una temperatura de 70°C. Un
motor realiza un trabajo de agitación ele 2 Ki mientras que el sistema
transfiere al exterior 60 Id en forma de calor. Determina la variación de la
energía interna del agua y su temperatura final.
10. ¿Cuál es el cambio
de energía interna, cuando un sistema pasa del estado a al h a lo largo de la
transformación acb recibe una
cantidad de calor de 20000 çal y realiza 7,500 cal de trabajo?
11. ¿Cuál es la eficiencia
ideal ele una máquina cuyo depósito caliente está a 400K y su depósito frío
tiene la temperatura del cero abso1uto, 0 K?
12. Si se supone que un
gas se expande 500 ml (0.500 L) contra una presión de 1.20 atm ¿cuánto trabajo
se hace con la expansión?
13. La temperatura de
una barra de plata sube 10°C cuando absorbe 1.23 kj de energía por calor. La
masa de la harra.es de 525 g. Determine el calor específico de la plata.
14. La temperatura termodinámica del punto triple
del nitrógeno es 63.1 5 K. Si la temperatura termodinámica del punto de
ebullición normal del nitrógeno es 77,35 K, > que diferencia de temperatura
existe entre el punto de ebullición y el punto triple del nitrógeno en las
escalas (a) Kelvin, (h) Celsius, () Rankin y (d) Fahrenheit Indicar la unidad
apropiada en cada respuesta.
15. Una muestra de 50 gr
de cobre está a 25°C, Si 200 j de energía se le agregan por calor, ¿cuál es la
temperatura final del cobre?
16. La temperatura de
una barra de plata sube 10°C cuando absorbe 1.23 kj de energía por calor. La
masa de la barra es de 525 g. Determine el calor específico de la plata.
17. A un sistema formado
por un gas encerrado en un cilindro con émbolo; se le suministran 200 calorías
y realiza un trabajo de 300 joules. ¿Cuál es la variación de la energía interna
del sistema expresada en joules?
18. En un proceso a
presión constante, 2 kg de sodio (Na) disminuyen su temperatura en 15°K ¿Qué
cantidad de calor emiten?
19. Un gas ideal está
encerrado en un cilindro que tiene un émbolo sobre él. El émbolo tiene una masa
m y un área A y está libre para subir y bajar, manteniendo constante la presión
del gas. ¿Cuánto trabajo se realiza sobre el gas cuando la temperatura de n
moles del gas se eleva T1 a T2.
20. Una muestra de 50 gr
de cobre está a 25°C. Si 200 j de energía se le agregan por calor, ¿cuál es la
temperatura final del cobre?
21. Un gas es llevado a
través del proceso cíclico descrito en la figura P20.30. (a) Encuentre la
energía neta transferida al sistema por calor durante un ciclo completo. (b)
¿Qué pasaría si? Si el ciclo se invierte, es decir, el proceso sigue la
trayectoria ACBA, ¿cuál la energía neta de entrada por ciclo por calor?
22. Un mol de gas
perfecto se expande isotérmica e irreversiblemente desde la presión inicial de
10 atm contra una presión exterior de 6 atm, y una vez alcanzado equilibrio
vuelve a expandirse bruscamente de modo isotérmico contra la presión exterior
constante de 3 atm hasta alcanzar el nuevo equilibrio. Calcúlese en julios el
trabajo total realizado por el gas si la temperatura es en todo momento de
300K.
23. Calor Específico y cantidad de calor.
A presiones bajas, el calor específico a presión
constante de un gas diatómico (óxido de carbono) es función de la temperatura
absoluta T.
Con A0 = 1,41; A1 = 492; A2 16 104; Cv
se expresa entonces en Jg-1 K-1
1°. Calcular la cantidad de calor recibida por un
mol de óxido de carbono (CO = 28g) cuando este gas es calentado de 27°C a 127°C,
a volumen constante.
2°. Deducir el calor específico medio referido a un
mol de gas.
24. ¿Cuál es la
eficiencia ideal de una máquina cuyo depósito caliente está a 400 K y su depósito
frío tiene la temperatura del cero absoluto, 0 K?
25. ¿Cuál será el
trabajo realizado al desplazar una masa de 500 g, hasta una altura de 1 Km. De
su respuesta en calorías y joules. Considere un sistema que contiene un mol de
un gas monoatómico retenido por un pistón. ¿Cuál es el cambio de energía
interna del gas, si q =50.0 J y w = 100.0 J?.
26. Una reacción química
en una mezcla gaseosa a 300 °C disminuye el número de moles de especies
gaseosas en 0.35 moles. Si el cambio en energía interna es de 5.70 Kcal,
calcule el cambio de entalpía. Asuma que los gases se comportan idealmente.
27. En la siguiente transformación adiabática
hallar el cambio de la energía interna de un gas que produce una expansión
adiabática 0,9 de trabajo exterior. Nota Q0.
DU = Q – w DU = O - 0,5J DU = -0,5J
28. Una tetera de
aluminio de 150 kg que contiene 1,80 kg de agua se pone en la estufa. Si no se pierde
calor al entorno, ¿cuánto calor debe agregarse para elevar la temperatura de
20,0°C a 85,0°C?
Q = m C (Tf - Ti) Q
= Calor necesario para aumentar la temp. de cierta sustancia desde T1 a T2 C =
Calor especifico (para el agua es de 1 cal 1°C gramo) Tf= Temp. final Ti =
Temp. inicial m = masa de la sustancia a la cual aumentara su temp.
Sustituyendo en la ecuación
Q = m C (Tf.- Ti) Q =
(1800g) (1 cal /°C g) (85°C -20°C) Q =
117 000 cal ó 117 Cal
Q = 489.8556 KJ Esto
nos dice que necesitamos aplicar una energía correspondiente a casi 490 Ki al
agua para poder aumentar la temperatura de 20 °C a 85 °C cuando tenemos 1.8 Kg
de agua.
1Cal = 1000 cal
4.1868 TU = 1 Cal
29. Imagina que se usara
agua en un termómetro, en vez de mercurio. Si la temperatura es de 45°C y
después cambia, ¿Por qué el termómetro no podría indicar si la temperatura
subió o bajo?
30. En el laboratorio
sumerges 100 gramos de clavos a 40°C en 100 gramos de agua a 20°C. (El calor
específico del acero es de 0.12 cal/g °C). Iguala el calor ganado por el agua
con el calor perdido por los clavos, y demuestra que la temperatura final, del
agua se vuelve de 31.4°C.
31. Will Maynez quema mi
cacahuate de 0.6 gramos sumergido en 50 gramos de agua, la cual aumenta su
temperatura de 22°C a 50'C.
a) Suponiendo una
eficiencia del 40%, demuestra que el valor alimenticio del cacahuate es de 3500
calorías.
b)
Después, demuestra que el valor alimenticio en calorías por gramo es de
5.8 kilocalorías por gramo (ó bien, 5.8 calorías por gramo)
32. Representar
gráficamente este ciclo en un diagrama P-V. Calcular el valor de las variables
termodinámicas desconocidas en los vértices A, B, C y D. Hallar el calor, el
trabajo, la variación de energía interna, en Joules, de forma directa vio
empleando el Primer Principio, en cada etapa del ciclo; Calcular el
rendimiento.
Resistencia R
La diferencia de potencia v(t) ta
bormes o terminales de un elemento resistivo para es directamente proporcional
a la intensidad de corriente al que circula por el. La constante de
proporcionalidad se llama R resistencia eléctrica del elemento matemáticamente
se expresa:
v(t) = Rt
(t) o bien v(t) =
33. Un calentador de
agua se opera con energía solar. Si el colector solar tiene un área de 6 y la
intensidad entregada por la luz solar es de 550 W/m2, ¿cuánto tarda
en aumentar la temperatura de 1 m3 de agua de 20°C a 60°C?
La tasa de captación de energía es P = 550 W/m2 (6.00 M2
)= 3300 W. la cantidad de energía necesaria para elevar la temperatura de 1000
kg de agua por 40.0 °C es:
Q = mcDT = 1000 Kg (4186 J/Kg- °C)(40
°C) = 1.67 x 10 8
Así P DT = 1.67 x 108J
O DT = 167 x 108J =
50.7 Ks = 14.1hrs
3300W
34. Un mol de gas ideal
se comprime isotérmicamente aplicándole una presión constante de 15atm, desde
un volumen de 18.2L hasta un volumen de 9.851, a la temperatura de 13.2 °C.
Determinar el incremento de entropía que experimenta el gas.
35. Un sistema
termodinámico experimenta un proceso en el que energía interna disminuye en
500J. Al mismo tiempo, 220 J de trabajo se realizan sobre el sistema.
Encuentre, la energía transferida hacia o desde él por calor.
DEINT = Q + W
Q = DEINT -W = -500 J 220 J = -720J
36. En sistema realiza
un trabajo de 1500 cal para incrementar su energía interna en 2000 cal ¿cuánto
calor en joule se le suministro?
37. Una maquina realiza
240 J de trabajo durante el cual su energía interna disminuye en 400 J. ¿Cuál
será el intercambio de calor neto en este proceso?
38. Una persona se sirve
800 Cal en alimentos, las que luego quiere perder levantando pesas de 15 kg
hasta una altura de 1.5 m. Calcular el número de veces que debe levantar las
pesas para perder la misma cantidad de energía que adquirió en alimentos y el
tiempo que debe estar haciendo el ejercicio. (Suponga que durante el ejercicio
no se pierde energía por fricción.)
39. Un gas de mol perfecto
se expande isotérmica e irreversiblemente desde la /presión de 10 atm contra
una presión exterior de 6 atm, y una vez alcanzado el equilibrio vuelve a
expandirse bruscamente de modo isotérmico contra la presión exterior constante
de 3atm hasta alcanzar de nuevo el equilibrio. Calcúlese en julios el trabajo
total realizado por el gas si la temperatura es en todo momento de 3 00K.
40. Un refrigerador
tiene un coeficiente de operación igual a 5. Si el refrigerador absorbe 120 J
de calor de una fuente fría en cada ciclo, encuentre:
a) El trabajo hecho en cada ciclo.
b) El calor liberado
hacia la fuente caliente
41. En una expansión
isotérmica a 27°C, un gas ideal realiza 30J de trabajo. ¿Cuál es el cambio en
la entropía del gas?
42. Durante un cambio de
fase líquida a sólida de una sustancia, el cambio de entropía es de 4.19 x 103
J/K Si se extrae 1.67 x 106 T de calor en el proceso, que punto de congelación
tiene la sustancia en grados Celsius.
43. La resistencia de un
termómetro de platino es de 18.560) un el punto de fusión del estaño y de 9.83 Ω en el punto triple del agua. En es los mismos puntos las presiones de un.
termómetro de H2 a volumen constante
son. 17.2 atm y 6.80 atm. Para otra cantidad de gas en el bulbo se obtiene 1.85
atm y 1.00 atm. Además, las fuerzas electromotrices de un termómetro cobre-níquel
en los mismos puntos son 9.02 mV y 2.98 mV Determínese la temperatura de fusión
de] estaño un las distintas escalas termométricas.
44. Un mol de gas ideal
se comprime a presión constante de 2 atm. La temperatura cambia de 100°C a 25°C.
¿Cuál es el valor del trabajo?
45. Dos moles de gas ideal
se expanden cuasi estática y adiabáticamente desde una presión de 5 atm y un
volumen de 12 litros a un volumen final de 30 litros (y = 1.4).
a) ¿Cuál es la presión final del gas?
b) ¿Cuáles es la
temperatura final y la inicial?
46. Un gramo de agua (1
cm3) se convierte en 1671 cm3 de vapor cuando se hierve a presión constante de
1 atm (1.0 13 3 105 Pa). El calor de vaporización a esta presión es Lv 5 2.256
3 106 J >kg. Calcule a) el trabajo efectuado por el agua al vaporizarse y b)
su aumento de energía interna.
47. La temperatura
termodinámica del, punto triple del nitrógeno es 63.15 K. ¿Si la temperatura
termodinámica del punto de ebullición normal del nitrógeno es 77.35 K. > que
diferencia de temperatura existe entre el punto de ebullición y el punto triple
del nitrógeno en las escalas (a) Kelvin (h) Celsius y (d) Fahrenheit. Indicar
la unidad apropiada en cada respuesta.
48. El trabajo realizado
sobre un gas durante una compresión adiabática es de 140 J. Calcule el
incremento de energía interna en calorías.
49. En un proceso
químico industrial, se suministran 600 cal de calor a un sistema, mientras un
trabajo de 200 J es realizado por el sistema. ¿Cuál es el incremento en la
energía interna del sistema?
GUÍA TERMODINÁMICA.
1.
¿Cuál será la variación de la energía interna en un sistema que recibe
50 calorías y se le aplica un trabajo de 100 J?
2.
¿Cuál es la eficiencia de una maquina térmica a la cual se le
suministran O00 cal para obtener 25200 joules de calor de salida?
3.
Un sistema realiza un trabajo de 1,500 cal para incrementar, su energía
interna en 200O cal. ¿Cuánto calor en joules se le suministró?
4.
Encuentre la entalpía de la siguiente reacción y diga si es positiva-o
negativa.
5.
. CH4(g) + 2O2(g) ------ CO2(g) +
2H2O(l)
6.
Suponga que un sistema pasa de un estado a otro, intercambiando energía
con su vecindad- Calcule la variación de energía interna del sistema en los
siguientes casos:
a) El sistema absorbe 100 cal y realiza un
trabajo de 200 J.
b) E1 sistema absorbe 100 cal y sobre él
se realiza un trabajo de 200 J.
c) El sistema libera 100 cal de calor a la
vecindad, y sobre él se realiza un trabajo de 200 J.
7. Un recipiente de
unicel contiene 100 g de agua a una temperatura de 20°C. Al interior del mismo
se vierten 200g de agua a 80°C. Suponiendo que todo el calor perdido por el
agua caliente haya sido absorbido por el agua fría, determine las temperatura
final, tf de la mezcla.
8.
Una cantidad de calor iguala 4.2 J eleva a 1.0°C la masa de agua igual a
l.0Xl0Ù-3 Kg. Considerando
que g = 10 m/s2 y que toda la energía potencial del agua de una
catarata de 42 m de altura se transforme en calor, la variación de temperatura
del agua en la caída será de:
9.
¿Que factor determina la dirección de la transferencia de calor?
10.
Desde el punto de vista termodinámico ¿Cómo se podría definir una
"MAQUINA TERMICA'?
11.
¿Cuál es el incremento en la energía interna de un sistema si se le suministran
8 000 calorías de calor para que realice un trabajo de 20 000 Joules?
12.
Suponga que un sistema pasa de un estado a otro, intercambiando energía
con su vecindad. Calcular la variación de energía interna del sistema en el
siguiente caso: El sistema absorbe 100 cal y realiza un trabajo de 200 J. La
variación de la energía es dada por la 1ª. ley de la Termodinámica, es decir,
DU = Q – T
13.
Calcula la Entalpia de reacción (DH) de Metano en combustión.
El DH de formación del
Metano CH4 =
-74.85 KJ/mol
O2 0 = KJ/mol CO2 = -393.5 KJ/mol H2O = -285.8 KJ/mol
14.
Calcular los calores específicos y del gas cuya masa molecular vale 32,
00 KJ/mol.
15.
Halla el trabajo de expansión de un gas desde un volumen inicial a 31 a
20 atm hasta un volumen final de 24 1, permaneciendo constate la temperatura
del sistema.
16.
La primera ley de la termodinámica nos dice:
a) El cambio de
volumen determina el trabajo. b) La eficiencia de la energía. c) La
conservación de la energía. d) Ninguna de las anteriores.
17.
Para la reacción de oxidación de SO2:
Calcula la entalpía
de, la reacción, (DH°),
a partir de las siguientes entalpías de combustión:
SO2 (g) + O2(g) 2SO3(g)
S (rómbico) + O2(g) SO2(g) DH° l = -26.9 KJ/mol
S (rómbico) + 3/2O2(g) SO3(g) AH°2 -394.9 KJ/mol
18.
A un sistema formado por un gas encerrado en un cilindro con émbolo, se
le suministran 200 calorías y realiza un trabajo de 300 joules. ¿Cuál es la
variación de la energía interna del sistema expresada en Joules?
19.
Suponga que en la siguiente figura el gas se expande ejerciendo una
presión constante
p = 2.0 atm, desde
el volumen Vi = 200 cm3 hasta el volumen Vf= 500 cm3.
¿Qué trabajo realiza el gas en esta expansión? Como se trata de una expansión
isobárica, este trabajo está dado por T = p(Vf— Vi)
GUÍA DE FÍSICA 3ER. PERIODO
*TERMODINÁMICA:
1.
Al quemarse la gasolina en un cilindro del motor de un coche se liberan
120 kJ. Si el trabajo realizado por los gases producidos en la combustión es de
50 kJ, calcula cuánto valdrá la variación de energía interna del sistema,
2.
Calcular la eficiencia de una maquina térmica que, trabaja entre las
temperaturas 400 y 20 grados centígrados.
3.
a) ¿Cuál es la eficiencia de una máquina ideal que opera entre dos
depósitos de calor a 400y300k?
b) ¿Cuánto trabajo
realiza una máquina en un ciclo con pleto si se absorben 800 cal,de calor del
depósito a alta temperatura?
4.
Calcule la entalpía de reacción de:
NO(g) + 1/2 O2 (g)
NO2 (g)
A partir de:.
1) ½ N2(g) + ½ O2 (g) NO (g) H° =
+ 90.37 KJ.
2) ½ N2(g) + O2(G) NO2 (g) H° = + 33.85 KJ
5.
En la siguiente transformación adiabática hallar la variación de la
energía interna de un gas que produce en una expansión adiabática 0.5J de
trabajo exterior.
6.
Hallar la variación de la energía interna de un sistema que absorbe 500
cal y realiza 40 J de trabajo.
7.
Tres sistemas, que llamaremos 1, 2 y 3 y que tienen el volumen y la
presión como variables mecánicas, se ponen en contacto térmico por parejas
Cuando el primero y el tercero están en equilibrio térmico se cumplen:
P1V1-P2V2=BP1
y cuando lo están el segundo y el tercero;
V3 (P2V2-P3V3) = A Donde
a y b son constantes.
a) ¿Cumplen estos
tres gases el principio cero? Si lo hacen,
b) ¿Cuáles son las
funciones que se igualan en el equilibrio térmico?
8.
Un gas está encerrado en un contenedor ajustado con un pistón de 0.10
metros cuadrados de área de sección transversal. La presión del gas se mantiene
a 8000 Pa mientras se añade lentamente calor al sistema, de manera que el
pistón es empujado hacia arriba una distancia de 4.0 cm. Si se han añadido 42 J
de energía al sistema por calor durante la expansión, ¿cuál es el cambio de
energía interna si el proceso es isobárico?
9.
Un trozo de hielo de 583 cm3 a O °C se calienta y se convierte en agua a
4 T. Calcular el incremento de energía interna y entropía que ha experimentado.
Densidades: hielo 0.917 gr/cm3, agua •1 gr/cm3,
calor de fusión del hielo 80 cal/g.
10. ¿Cuál es el
incremento en la energía interna de un sistema si se le suministran 8000
calorías de calor para que realice un trabajo de 20000 joules?
11. Un recipiente con un
émbolo móvil contiene 4 L de un gas. Si la variación de energía interna que
experimenta es de -300 J y ha absorbido 100 J del entorno, ¿cuál será el
volumen final que ocupa el gas suponiendo una presión exterior de 2 atm?
12. Un gas ideal está
encerrado en un cilindro con un émbolo movible sobre él. El émbolo tiene una
masa de 8000 gr. y un área de 5 cm2 y está libre para subir y bajar,
manteniendo constante la presión del gas. ¿Cuánto trabajo se realiza sobre el
gas cuando la temperatura de 0.2 mol del gas se eleva de 20°C a 300°C?
13. Dadas las entalpías
estándar de formación:
DH°f [CO (g) = -110.5kJ;
DH°f [CO2(g)] = -393.5 kJ. '
Hallar la entalpia de la siguiente reacción: CO (g)
+ ½ O2 (g) 92 (g)
14. Un motor se conecta a una batería eléctrica.
Como consecuencia de ello, el sistema realiza 555 kJ de trabajo y desprende 124
kj de calor. Halla la variación de energía interna que sufre el sistema.
15. Se bombea queroseno
al tanque de combustión de un avión, con una manguera cuyo diámetro interno es
4 cm. Si la velocidad del queroseno es 8 m/s por la manguera, calcular la
relación de flujo de' masa. Suponer que el queroseno tiene una densidad de 800 Kg./m3.
Determinar la tasa de flujo de volumen para el queroseno.
Flujo de masa (M) = r Av
Y = Av
16. Dos recipientes
térmicamente aislados están conectados por un estrecho tubo equipado con una
válvula que inicialmente' está cerrada. Uno de los recipientes, de 16.8 L de
volumen, contiene oxígeno a una temperatura de 300' K y una presión de 1.75 atm.
El otro, de 22.4 L de volumen, contiene oxígeno a una temperatura de 450 K y
una presión de 2.25 aún. Cuando la válvula se abre, los gases de los dos
recipientes se mezclan, y. la temperatura y presión se hacen uniformes en todo
el sistema:
a) ¿Cuál es la
temperatura final?
b) ¿Cuál es la
presión final?
17. Al convertir 38 °C a
grados Kelvin se obtiene:
18. Un estudiante
construyo un calorímetro y trato de determinar el valor de la capacidad térmica
de este aparato. Para ello, coloco en su interior 300g de agua fría, y luego de
esperar cierto tiempo, pudo comprobar que el conjunto alcanzo el equilibrio
térmico aun temperatura de 20 grados centígrados. En seguida, agrego al
calorímetro 100 grados centígrados de agua tibia a 45 grados centígrados.
Cerrando rápidamente el dispositivo, espero hasta que se volviera a establecer
el equilibrio térmico, y hallo entonces que la temperatura final era de 25
grados centígrados. Con base en estos datos, calcule la capacidad térmica del
calorímetro del estudiante.
19. Un gas sufre una
expansión adiabática ¿Realiza trabajo externo? Si es así, ¿Cuál es la fuente de
energía?
20. Verdadero o falso:
a) H es una función de estado.
b) CV es independiente de IT en un .gas perfecto.
c) E = Q + W para todo sistema termodinámico en
reposo en ausencia de campos externos.
d) Un proceso termodinámico se especifica al
especificar el estado final del
proceso.
e) E permanece constante en todo proceso isotérmico
en un sistema cerrado.
f) Q = O en
todo proceso cíclico.
g) E = O en todo proceso cíclico.
h) T = O para todo proceso adiabático en un sistema
cerrado.
i) En mi sistema cerrado que sólo realiza trabajo
P-V, un proceso a presión constante con Q > O debe implicar que T> O.
j) Cuando un gas real se expansiona contra el vacío
en un recinto aislado térmicamente su variación de energía interna es distinta
de cero.
k) Dado que en la fusión del hielo, la T se
mantiene constante E = O
1) Para que haya transferencia de calor de una
sustancia a otra tiene que haber una diferencia de calor entre ambas.
m) La
capacidad calorífica de un sistema puede ser negativa.
21. Suponga que un gas
al expandirse, absorbe una cantidad de calor Q = l50 cal y realiza un trabajo T
= 6301
a) Exprese el valor
de Q en Joules (considere lcal = 4.2J).
b) ¿Cuál fue la
variación de energía interna del gas?
c) ¿La energía
interna del gas aumentó, disminuyó o no varié? ¿Y su temperatura?
d) Así pues, ¿cómo
se denomina esta transformación?
22. Sabiendo que el peso
molecular de un gas es 32 y que su coeficiente adiabático es Y=1.4, deducir los
calores específicos de dicho gas a presión y a volumen constante, en unidades
del S.I.
23. Componer un cuadro
en el que se indiquen las principales características de las transformaciones
isoterma, isocora, isobara y adiabática.
24. Una herradura de
hierro de 1.5 kg inicialmente a 600°C se deja caer en una cubeta que contiene
20 kg de agua a 25°C. ¿Cuál es la temperatura final? (Pase por alto la
capacidad calorífica del recipiente, y suponga que la insignificante cantidad
de agua se hierve.)
25. La eficiencia de una máquina de Carnot es de
30.0%. La máquina absorbe 800 J de energía por ciclo por calor desde un
depósito caliente a 500 K. Determine (a) la energía expulsada por el ciclo y
(b) la temperatura del depósito frío.
26. ¿Cuánto hielo (a
0°C) se debe añadir a 1.0 kg de agua a 100°C para tener solo líquido a 20°C?
27. ¿Cuánto cambia la entropía de 0.25 kg de
alcohol etílico cuando se vaporiza en su punto de ebullición de 78°C (Calor
latente de vaporización Lv = 1.0 x 105 J/kg)?
28. En un vaso de cobre,
que pesa 1.5 kg, contiene un bloque de hielo de 10 kg a la temperatura de -10
°C, se inyecta 5 kg de vapor de agua a 100 °C.
* Determinar el
estado de la mezcla
* Determinar la
variación de entropía
Calor especifico del cobre 397 J/kg °K. Calor de fusión del hielo 334
400 J/kg Calor específico del agua 4180. J/kg °K. Calor especifico del hielo
2090 J/kg °K. Calor de licuefacción del vapor del agua 2 257 200 J/kg.
29. Un gas se expande
isotérmicamente al tiempo que absorbe 4.8. J de calor. El pistón tiene una masa
de 3 kg. ¿A qué altura se elevara el pistón con respecto a su posición inicial?
30. Un metro cubico de
aire (supuesto gas perfecto) a la presión P1=10 atm sufre una expansión a
temperatura constante; la presión final es P2=1 atm. Determinar el trabajo
intercambiado por el gas con el medio exterior en el curso de esta expansión,
así como la cantidad de calor intercambiado con el medio exterior.
31. ¿Qué es el calor
latente de una sustancia y cuál es el calor específico?
32. Un gas se comprime a
una presión constante de .0.8 atm de 9 L a 2 L. En el proceso, 400 J de energía
salen del gas por calor.
a) ¿Cuál es el trabajo
realizado sobre el gas?
b) ¿Cuál el cambio
en su energía interna?
33. Indica la entropía
para la reacción de la fotosíntesis:
6 CO2 (g) +61120(1) C6HI 206 (s) +6 02 (g)
Toma en cuenta los
siguientes datos:
DH° fCo2 = -393.5
KJmol
DE° fH2O= -241.8 KJ/mol
DH°fC6H12O6 = -1274.5
J/mol
DH°f02=0KJ/mol
34. Dos bloques
idénticos A y B, de fierro ambos, se colocan en contacto y libres de
influencias externas. Las temperáturas -iniciales de los bloques son Ta= 200°C
y tB= 50°C
a) Después de cierto tiempo ¡Qué sucede a la temperatura tA? ¿Y a la tB?
b) ¿Cuál es la causa
de las variaciones en las temperaturas tA y tB?
35. En un ciclo, una
maquina térmica absorbe 500 J del depósito de alta temperatura y expulsa 300 J
hacia un depósito de baja temperatura. Si la eficiencia de esta máquina es de
60 % de la eficiencia de una máquina de Carnot. ¿Cuál es la razón entre la
temperatura baja y la temperatura alta en la máquina de Carnot?
36. El rendimiento de
una máquina de gasolina de Otto es del 50%, y la constante adiabática es de
1.4. Calcúlese la razón de compresión.
37. Un termómetro indica
70°C cuando está en equilibrio térmico con el bloque A, y 100°C cuando está en
equilibrio térmico con el bloque B. ¿Están en equilibrio térmico los bloques A
y B? Indique la condición para que los bloques A y B estén en equilibrio
térmico.
38. Para identificar el
trabajo dentro de una gráfica que contiene una isoterma ¿qué se debe hacer?
39. Menciona el o los
ciclos que producen trabajo con ayuda de gasolina.
40. Cuando se tiene un
gas dentro de un envase, a mayor presión hay volumen.
41. Cierta máquina tiene
una salida de potencia de 5.00 kW y una eficiencia de 25.0%. Si la máquina
expulsa 8000 J de energía como calor en cada ciclo, encuentre (a) la energía
absorbida en cada ciclo y (b) el tiempo de duración de cada ciclo.
42. ¿Es posible
proporcionar calor a un gas, y a pesar de ello, que su temperatura disminuya?
Explique.
43. En su luna de miel,
James Joule viajó de Inglaterra a Suiza. Trató de verificar su idea de la
convertibilidad entre energía mecánica y energía interna al medir el aumento en
temperatura del agua que caía de una catarata. Si el agua de una catarata
alpina tiene una temperatura de 10°C y luego cae 50 m (como las cataratas del
Niagara).
¿Qué temperatura
máxima podría esperar joule que
hubiera en el fondo de las cataratas?
44. Una sala de 530 m3
de capacidad se encuentra a una temperatura de 10° por la acción de una estufa
eléctrica. La presión permanece constante gracias a una ventana abierta. Determinar
la variación de energía interna del aire interior, supuesto este aire como gas
ideal.
45. Determine la
cantidad de calor necesaria para subir la temperatura de 1 kg de aluminio desde
30°C a 100°C.
46. Un bloque de
Aluminio con m = 0.5 kg, T20°C es lanzado a un recipiente::a una temperatura de
90°C. Calcule la generación de entropía en el universo debido al proceso
resultante.
47. Una muestra de 50 gr
de cobre está a 25°C. Si 200 j de energía se le agregan por calor, ¿cuál es la
temperatura final del cobre?
48. Determine:
a)
¿Cuál es la eficiencia de una máquina térmica que opera con temperaturas
comprendidas entre 1870°C y 430°C?
b)
¿Cuál es el trabajo realizado en Joules, si el calor suministrado es de 1 700J?
49. Un calentador eléctrico
consume una corriente de 7 A con un voltaje de 220 Y, Durante 6h. Determine la
cantidad de trabajo eléctrico suministrada al
Calentador.
50. Durante un periodo
de 24h, un riel de acero cambia a temperatura de 20 grados F y por la noche a
70 grados F al medio día. Exprese este rango de temperatura en grados Celsius.
51. La temperatura de
una barra de plata sube 10°C cuando absorbe 1.23 KJ de energía por calor. La
masa de la barra es de 525 g Determine el calor específico de la plata ______
_____________________________________________ .
52. ¿Cuál será la
variación de la energía interna en un sistema que recibe 50 calorías y se
aplica un trabajo de 100 J? La resistencia de un termómetro de platino es de
18.56
